Berechnung eines Widerstands für einen Transistor

Ich erstelle eine Schaltung mit einer Infrarot-LED und einem Transistor, der mit einem GPIO-Pin auf einem Raspberry Pi verbunden ist. Ich verwende derzeit 5 V mit einem 40-Ohm-Widerstand (4 verkettete 10-Ohm-Widerstände), bin mir aber nicht sicher, welchen Widerstand ich an den Transistor anlegen soll.

Der einzige Transistor, den ich habe, ist der PN2222, wird das funktionieren und welchen Widerstand sollte ich verwenden?

Update: Hier ist die Schaltung, die ich verwende, außer mit einer 5-V-Versorgung anstelle einer 12-V-VersorgungGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die LED hat einen Durchlassstrom von 100 mA und ist hier zu finden (Teilenummer kann ich nicht finden, technische Daten sind unter Beschreibung). Ich habe bereits den Wert für den 2. Widerstand berechnet, 40 Ohm (mit einer 5-V-Stromversorgung)

Der GPIO-Pin, den ich zur Steuerung des Transistors verwende, beträgt 3,3 Volt.

Bitte verwenden Sie die auf dieser Website bereitgestellten Schaltplanbearbeitungswerkzeuge, um einen Schaltplan zu erstellen und bereitzustellen, der Ihr aktuelles Design zeigt. Wir können Ihr Design nicht kommentieren, wenn wir nicht wissen, was es ist. Und wie lautet die Teilenummer der Infrarot-LED, die Sie verwenden? [Hinweis: Sie möchten, dass der Transistor beim Ansteuern der LED vollständig eingeschaltet wird (um zu "sättigen"). Verwenden Sie also in Ihren Berechnungen das Sättigungsbeta des Transistors, das 10 beträgt, und nicht das Beta des "Verstärkers" (vorwärts aktiv, hFE) des Transistors, das zwischen 100 und 300 liegt: dh IB (sat) = IC (sat) / Beta (sat). ).]
[Hinweis Nr. 2: Sie werden wahrscheinlich zwei Widerstände in Ihrem Endschaltkreis haben. Ein Widerstand wird in Reihe mit der LED geschaltet. Seine Aufgabe ist es, die Strommenge zu begrenzen, die durch die LED fließt, wenn der Transistor einschaltet (sättigt). Der zweite Widerstand wird mit der Basis des BJT in Reihe geschaltet und "programmiert" die Strommenge, die vom GPIO-Pin (logisch HIGH) in die Basis des BJT fließt, um sicherzustellen, dass der BJT bei einer logisch hohen Spannung gesättigt ist (vollständig eingeschaltet wird). zwischen VOH <= V_LOGIC_HIGH <= VCC liegt am GPIO-Pin an. (Verwenden Sie VOH in Ihren Berechnungen!)]
Weitere Informationen hinzugefügt.
Was ist die Herstellerspezifikation für den maximalen Strom, den ein GPIO-Pin in Bezug auf den 3,3-V-GPIO-Pin liefern (ausgeben) kann?
16 mA - es ist ein Raspberry Pi 3 B+, ​​wenn Sie nach weiteren Informationen suchen
Sie entwerfen einen gesättigten Schalter. Sie möchten, dass der Kollektorstrom (der LED-Strom) etwa das 10-fache des Basisstroms beträgt. Ich wollte dies nur explizit sagen, weil es in einigen Antworten irgendwie vergraben ist. Dann müssen Sie nur etwas genau raten, was Vce (sat) bei 100 mA, Vbe bei Ib = 10 mA und Vf der Diode bei 100 mA sein wird. Und dann sollten Sie in der Lage sein, beide Widerstände zu berechnen.

Antworten (3)

Verwenden Sie das Kirchoffsche Spannungsgesetz (KVL), um nach dem Wert des Widerstands R2 zu lösen.

v C C − v R 2 − v L E D − v Q 1. C E ( S A T ) = 0 ( 1 ) → v C C − R 2 ICH L E D − v L E D − v Q 1. C E ( S A T ) = 0 ( 2 )

Lösen Sie Gleichung (2) für R2. Sehen Sie sich die "Sättigungs"-Tabellen / -Grafiken im Datenblatt des Transistors an, um den Spannungswert abzuschätzen v Q 1. C E ( S A T ) @ ICH C ( S A T ) = ICH L E D .

Der gewünschte Basisstrom ICH B ( S A T ) um den Kollektor-Emitter-Pfad des Transistors Q1 zu sättigen, ist durch Gleichung (3) gegeben:

ICH B ( S A T ) = ICH C ( S A T ) / β S A T | ICH C ( S A T ) = ICH L E D , β S A T = 10 ( 3 )

[HINWEIS: β S A T = 10 stammt aus dem Datenblatt des Transistors.]

Verwenden Sie KVL, um nach dem Wert des Widerstands R1 zu lösen.

v Ö H − v R 1 − v Q 1. B E ( S A T ) = 0 ( 4 ) → v Ö H − R 1 ICH Q 1. B ( S A T ) − v Q 1. B E ( S A T ) = 0 ( 5 )

Wo v Ö H ist die Mindestspannung für einen logischen HIGH-Ausgang für die von Ihnen verwendete 3V3-Logik:

v Ö H ≤ v L Ö G ich C H ich G H ≤ 3.3 v ( 6 )

Lösen Sie Gleichung (5) für R1. Sehen Sie sich die "Sättigungs"-Tabellen / -Grafiken im Datenblatt des Transistors an, um den Spannungswert abzuschätzen v Q 1. B E ( S A T ) @ ICH C ( S A T ) = ICH L E D .

SCHECKS

  1. Überprüfen Sie die Stromwerte für den von Ihnen verwendeten GPIO-Pin. Stellen Sie sicher, dass der GPIO-Pin sicher Quellen kann ICH B ( S A T ) Ampere Strom, wenn der Pin für einen logischen HIGH-Ausgang konfiguriert ist.

  2. Überprüfen Sie die elektrischen Spezifikationen für die POWER-Pins des Mikrocontrollers ("uC"). Stellen Sie sicher, dass Ihr Design nicht mehr Strom durch die POWER-Pins des uC zieht als der angegebene maximale Strom für diese Pins.

  3. Berechnen Sie die Leistung, die jeder Widerstand abgeben muss. Kaufen/verwenden Sie einen Widerstand, dessen angegebene Nennleistung mindestens das Zweifache des berechneten Verlustleistungswerts beträgt ( P S P E C ≥ 2 P R ) .

P R = ICH R 2 R

Sowohl die LED als auch die Transistorbasis verwenden dieselbe Formel zur Berechnung des Widerstands.

(Vs - Vf) / Wenn

Quellspannung minus Durchlassspannung der Diode, dividiert durch den Durchlassstrom der Diode.

Für einen normalen Siliziumbasistransistor wie den 2n2222 beträgt die Vf als Faustregel 0,7 V.

Unter der Annahme eines maximalen Kollektorstroms von (5 V / 40 Ohm = 0,125 A) ist der PN2222 einfach gut. Ihr tatsächlicher Strom basiert weniger auf Ihrer hinzugefügten LED.

Sie möchten den Wert eines Widerstands wissen, haben aber nicht gesagt, welcher.

Sie sagen, die LED sollte 100 mA haben, haben aber nicht gesagt, welche Spannung abfallen wird. Nehmen wir 1,2 V an, was für eine IR-LED nah sein sollte. Nehmen wir an, der Transistor wird in der Sättigung um 200 mV abfallen.

Sie beginnen mit 12 V. Das minus der Spannung über der LED und dem Transistor lässt 10,6 V über R2. Nach dem Ohmschen Gesetz ist R2 = (10,6 V)/(100 mA) = 106 Ω. Das ist der absolute Mindestwiderstand und führt die LED direkt am Rand. Für einen gewissen Spielraum würde ich mindestens 120 Ω verwenden.

Was R1 betrifft, gehe ich unter https://electronics.stackexchange.com/a/341131/4512 ausführlich darauf ein, wie man einen Basiswiderstand berechnet .

Als Antwort auf Kommentare hinzugefügt

Ich benutze ein 5V-Netzteil anstelle eines 12V-Netzteils

Es sieht wirklich so aus, als ob Ihr Schaltplan 12 V zeigt. Es ist etwas schwer zu lesen, aber es sind sicherlich keine 5 V.

Wenn Sie wirklich 5 V meinen, verstehe ich nicht, warum Sie 12 V in einen offensichtlich handgezeichneten Schaltplan geschrieben haben. Das macht einfach keinen Sinn.

Ich versuche, R2 zu berechnen.

Rechts. Genau das habe ich oben gezeigt. Sie sollten in der Lage sein, den obigen Prozess mit jeder Versorgungsspannung, LED-Durchlassspannung und LED-Strom zu befolgen, um einen geeigneten Wert für R2 zu erhalten.

Ich verwende ein 5-V-Netzteil anstelle eines 12-V-Netzteils - und ich habe R2 bereits für 40 Ohm berechnet. Ich versuche, R2 zu berechnen.
Entschuldigung, ich wollte R1 sagen - und ich habe mir die Skizze von jemand anderem online ausgeliehen
@CMalasadas, Sie können Ihren Fragen Schaltpläne hinzufügen, indem Sie einen integrierten Schaltplan-Editor verwenden. Sie können auch Ihre eigene Skizze zeichnen und mit dem Handy oder Laptop fotografieren. Ich glaube nicht, dass es eine wirkliche Entschuldigung dafür gibt, die Dinge so verwirrend zu machen.
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