〔求助〕Arduino 驅動三顆 1W LED

py924

各位大家好，事情是這樣子的。
小弟想用 Arduino 加上 NPN 驅動三顆並連的 LED，有些不明白的地方，請大家教導與指正。謝謝。
Arduino 輸出差不多 5V / 20mA


這是我的電路圖。


材料：
1W LED X 3
外部電源 直流 6V（鉛酸蓄電池）
電晶體 2SC2655 Datasheet 2SC2655.pdf (254.14 KB)

2015-4-28 09:26 PM 上傳

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我的計算：
三顆LED併聯算 900 mA
電源 DC 6V
Rc = (6 - 3.3) / 0.9
     = 2.7 / 0.9 = 3 歐母
P = 2.7 X 0.9 = 2.43 W

亦即 Ic 電流需要 900 mA ，2SC2655 最大可以到 2A。Hfe 用 100。
Ib = Ic / Hfe
    = 0.9 / 100
    = 0.009 A = 9 mA
Ib 只要流過 9 mA 的電流，就可以把 Ic 電流控制在 900 mA 左右。
但怎麼跟表格好像誤差很多？


Arduino 的 Rb 計算：
Rb = (Arduino Vin - Vbe)  / 0.009
     = 5 - 0.7 / 0.009
     = 4.3 / 0.009
     = 477.77 歐母
     選取一半的值，讓電流盡量飽和，Rb = 238.88 歐母

不知道這樣有算錯嗎？請大家詳解，謝謝。

但我有很奇怪的幾點，請看：



我比較疑惑的是，它的 Rb 計算為什麼不用扣掉 Vbe 的 二極體0.7V ？
直接算式為：5V / 0.0001A = 50K 歐母？但是底下這張圖怎麼還要減掉電晶體導通電壓 2.5V？




不知道為什麼會這樣？一頭霧水了...

Ricky

0.009 A = 9 mA不是 0.9 mA喔。

antlu

1000mV =1V 沒算到!!

py924

Ricky 發表於 2015-4-28 10:40 PM
0.009 A = 9 mA不是 0.9 mA喔。

抱歉~眼花了。我更正一下，謝謝。

duke83

不應該用這顆電晶體來推動 1W 的 LED，功率太小了。

雙極性電晶體經驗安全值：小信號 TO-92 型 0.1A, hfe 100，中功率無散熱 TO-220 型 1A, hfe 10。
單晶片微處理器經驗安全值：1mA，因為早期某些 MOS 型號只能 1mA，還有一個原因如果每隻輸出腳都給 20mA，如共有 25 隻輸出腳那此單晶片不就共流過 500mA 電流。
把握此原則不用去特別挑型號，只要是同類型的電晶體都能用，不怕缺貨或調漲價格。

有算限流電阻的瓦數也要算一下電晶體的功率。
為了好看又好算 LED 電流就是電晶體的 Ic 電流都以 1A 來看。
下面的圖表就是 2SC2655 節錄出來的，首先算功率要先看 Vce(set) 這項的數值。

在 1A 的時候 Vce(set) 約 0.1V，很好的確是開關晶體，但是右上角的條件是 Ic/Ib=20，也就是 hfe 不是下張圖的一百多。

這張圖的條件是 Vce=2V，所以要能滿足 Low Vce(set) 必須要給他更大的 Ib 電流，但這麼大的 Ib 電流單晶片給不起啊！

來計算一下：
此電晶體當開關用在最好的條件下其 Pd（消耗功率）＝ 0.1V x 1A = 0.1W，但最好條件的 Ib = 1A / 20 = 50mA，功率夠承受但單晶片電流不足，要多加一級電晶體或直接用達靈頓電晶體。
這也就是書上說的計算 Rb 電阻時要增加一倍的 Ib 電流的道理，讓 CE 導通的更好 Vce(set) 能更低。

其實只要簡單看一下下面這張安全區域圖就知道此電晶體能否適用。

看最下方那條斜線在 DC 工作時 1A 的電流下 Vce 不能大於 0.7V，雖然是沒有超過但也工作在安全邊緣了。

所以建議使用中功率的達靈頓電晶體或是使用小功率的 MOS FET 更簡單也更好。

py924

duke83 發表於 2015-4-29 01:33 AM
不應該用這顆電晶體來推動 1W 的 LED，功率太小了。

雙極性電晶體經驗安全值：小信號 TO-92 型 0.1A, hfe  ...

謝謝 Duke 大的詳細講解，雖然不是說很懂，努力瞭解中。
如果要使用 MOS 來做這樣的驅動，請問 Duke 大有可以學習的文件嗎？謝謝。

duke83

我沒有相關的文件可以提供，但這邊與網路上都有許多的資源可以找到。

除了一般的要求電壓電流與功率最好要有三倍的餘裕外，樓主的應用 N-MOS 只要注意 Rds 與 Vgs 的規格就可以了，當然是越低越好。

ciko.ciko

py924 發表於 2015-4-29 07:53 AM
謝謝 Duke 大的詳細講解，雖然不是說很懂，努力瞭解中。
如果要使用 MOS 來做這樣的驅動，請問 Duke 大有 ...

可使用TO-252(D-PAK)包裝的MOSFET,幾乎不需驅動電流,Rds內阻已接近0歐姆(10毫歐姆左右).計算非常容易.

py924

ciko.ciko 發表於 2015-4-29 01:12 PM
可使用TO-252(D-PAK)包裝的MOSFET,幾乎不需驅動電流,Rds內阻已接近0歐姆(10毫歐姆左右).計算非常容易. ...

謝謝版大回文，是不是主機版那些呢？記得拆了一堆...

ciko.ciko

py924 發表於 2015-4-29 01:15 PM
謝謝版大回文，是不是主機版那些呢？記得拆了一堆...

是的,請善加利用此類備品,效果不錯.

ciko.ciko

設Rds=10mOHM,I=1A,則MOSFET的功耗=10mW,在不接散熱片下,其本身溫度預期也不高.

phuang3

我建議用可調式穩壓IC取代，例如SEMTECH SC1592，自帶Enable pin，用TTL準位就可以控制開關，電流也可以調整。如果利用其PWM輸出加上低通可以轉換成可變電壓，輸入到SC1592的sense pin，或許連電壓都可以程式化調整。

py924

ciko.ciko 發表於 2015-4-29 01:18 PM
是的,請善加利用此類備品,效果不錯.

謝謝版大，我找機會試試。

py924

phuang3 發表於 2015-4-29 01:53 PM
我建議用可調式穩壓IC取代，例如SEMTECH SC1592，自帶Enable pin，用TTL準位就可以控制開關，電流也可以調 ...

謝謝。我收到了，有機會接觸看看。

雄爸爸

如果供給LED的電壓可以再高一些的話
可以考慮改用LED專用的定電流驅動IC

py924

雄爸爸 發表於 2015-4-30 06:06 PM
如果供給LED的電壓可以再高一些的話
可以考慮改用LED專用的定電流驅動IC

謝謝雄爸，小弟收到了。