Einsparung eines Widerstands an einer NPN-Transistor-Stromquelle (Senke) beim Ansteuern von LEDs

Die typische Schaltung zum Ansteuern einer LED von einem digitalen Ausgangspin eines Mikrocontrollers mit geringem Stromverbrauch unter Verwendung eines Transistors könnte etwa so aussehen (nehmen Sie eine 20-mA/2-V-LED an):

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Nun haben natürlich einzelne Transistoren Stromverstärkungswerte, die von einem zum nächsten stark variieren. Wenn ich jedoch selbst eine Schaltung baue, kenne ich den genauen einzelnen Transistor, den ich verwenden werde. Daher könnte ich die Stromverstärkung dieses Transistors messen, wenn er nicht in Sättigung ist, mit einer Schaltung wie dieser für verschiedene Werte von R1:

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Und dann (in meinem Beispiel) könnte ich verschiedene Werte von R1 aus meinem Widerstandsvorrat ausprobieren, bis der Ausgangsstrom genau 20 mA beträgt:

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Und das dann in der LED-Schaltung verwenden, jetzt den Strombegrenzungswiderstand weglassen und stattdessen den Transistor machen lassen:

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Wenn der Transistor gegen einen anderen ausgetauscht wurde, muss der Vorgang natürlich wiederholt werden.

Dies spart einen (möglicherweise Hochleistungs-)Widerstand pro LED, indem einfach ein geeignet bemessener Widerstand in Reihe mit der Transistorbasis gewählt wird.

Gibt es ein besonderes Problem mit dieser Methode?

Der Strom driftet mit der Temperatur einschließlich Selbsterwärmung. Was im Widerstand abgeführt wurde, wird jetzt im Transistor abgeführt. Sie riskieren auch eine Beschädigung des Multimeters, wenn Sie den Transistor versehentlich hart einschalten.
Das Multimeter ist in meinem Fall nicht gefährdet, da ich eine Strombegrenzung an meinem Netzteil einstellen kann. Wie stark driftet der Strom mit der Temperatur? Wenn es etwas in der Größenordnung von 10 % ist, sagen wir, das wäre in Ordnung. Könnte es auch 5 Minuten oder was auch immer stehen lassen und dann die Messung verwenden, anstatt die sofortige "kalte" Messung.
Wenn Sie einen "Hochleistungs" -Widerstand sparen, stellen Sie sicher, dass der Transistor stark genug ist und einen Kühlkörper hat, da der Transistor die gleiche Menge an Leistung verbraucht.
Ich würde die Zuverlässigkeit und Stabilität einer Schaltung nicht für die Nullkosten eines Widerstands opfern.
Ich denke, dass sich die Verstärkung (wie die meisten Eigenschaften) auch ändern kann, wenn der Transistor altert. Das sollte Spaß machen, zu modellieren und zu planen.
Sie sprechen auch davon, "einen Hochleistungswiderstand zu sparen", aber 20 mA bei einem Abfall von etwa 2,5 V sind 50 mW. Das ist ein Low-Power-Widerstand. Wenn Sie Teile sparen möchten, treiben Sie die LED direkt von der MCU mit nur einem Strombegrenzungswiderstand an. Spart einen Widerstand UND einen Transistor. Die meisten MCUs, denen ich begegnet bin, können mindestens 10 mA an einem digitalen Ausgang liefern, was Ihnen mit einer anständigen LED viel Helligkeit verleiht.

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Das wäre eine bessere Schaltung. Es sollte auch gut funktionieren, wenn SW1 tatsächlich durch einen 5-V-CMOS-Ausgang ersetzt wird. Es besteht keine Notwendigkeit, sich darauf zu verlassen, jeden Transistor oder die Stabilität von Beta zu kalibrieren.

Op versucht, den Widerstand auszuschalten und die LED mit konstantem Strom zu versorgen. Wie würde das gehen?
Aufgrund des mehr oder weniger konstanten Spannungsabfalls (~2,3 V) an R1. In dieser Hinsicht nicht viel anders als der oberste Schaltplan.
@Passerby aus dem Titel und der Beschreibung - es scheint, dass OP versucht, einen Widerstand zu entfernen, damit die gesamte Schaltung nur mit 1 Widerstand und 1 LED funktioniert (anstelle von 2 Widerständen und einer LED). Diese Schaltung oben tut das.
+! Ich wollte dies in einem Kommentar vorschlagen und sah dann, dass es abgedeckt war. Eine gute Methode. Ungefähr so ​​gut, wie Sie mit 1R bekommen werden

Das ist eine schlechte Idee. Beta kann sich drastisch mit der Temperatur ändern:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Außerdem kann es mit zunehmendem Alter des Geräts zu erheblichen Veränderungen kommen, insbesondere bei hohen Temperaturen. Ihr Chip kann relativ heiß sein, wenn Sie die gesamte Leistung im Transistor verbrauchen.

Jede Änderung Ihrer Versorgungsspannung verursacht auch relativ große Schwankungen des LED-Stroms.

Fazit ist, dass Sie es eine Zeit lang an einem Betriebspunkt zum Laufen bringen könnten, aber es ist ein schlechtes Design. Es ist nicht so schlimm, den Widerstand einzubeziehen und die starke Abhängigkeit von einem genauen Beta-Wert zu beseitigen.

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