Können LEDs oder Optokoppler ohne Widerstand verwendet werden, wenn PWM verwendet wird?

Der von einer LED (oder einer beliebigen Diode) aufgenommene Strom steigt exponentiell als Funktion der Spannung an, wobei die typische Durchlassspannung der Beginn des exponentiellen Wachstums ist. Aus diesem Grund ist es wichtiger, Ihre LEDs oder Optokoppler als Geräte zu betrachten, die einen konstanten Strom benötigen, und nicht eine bestimmte Spannung. Sie möchten sich von dieser exponentiellen Kurve fernhalten, nicht nur um die LED zu schützen, sondern auch um Ihren Mikrocontroller davor zu schützen, zu viel Strom zu liefern oder zu senken.

Manchmal hat man Glück und der interne Ausgangspin-Widerstand des Mikrocontrollers reicht gerade aus, um den Strom durch eine bestimmte LED zu begrenzen. Manchmal funktioniert es besser in der Current-Sinking-Konfiguration. Überprüfen Sie Ihre Datenblätter.

Widerstände werden verwendet, um eine Strombegrenzung einzustellen. Hochleistungs-LEDs, insbesondere solche, die zur Beleuchtung verwendet werden, können von einem Konstantstromregler angesteuert werden, um ein Flimmern aufgrund geringfügiger Schwankungen in der Spannungsversorgung zu vermeiden. Die Exponentialfunktion vergrößert kleine Änderungen.

Widerstände sind billiger als Schmutz, daher ist es einfacher, sie dort einzusetzen, wo sie benötigt werden, als eine Problemumgehung zu finden. Wenn Ihre Zeit etwas wert ist, könnten Sie mehrere hundert Widerstände kaufen, wenn Sie Ihren PWM-Test eingerichtet haben. Das Experiment, auf das Sie sich beziehen, ist nicht wirklich durchdacht. Anstatt willkürliche PWM-Werte zu erraten, scheint es vernünftig zu vermuten, dass, wenn die an die LED gelieferte Gesamtenergie geringer ist als die Durchlassspannung * maximaler Dauer-LED-Strom pro PWM-Zyklus,

Es ist wahrscheinlich sicher (-ish), aber es kann immer noch Probleme durch die kurzen hohen Stromspitzen geben.

Wenn mir jemand in einem Bewerbungsgespräch erzählt, dass er dieses Experiment gemacht hat, würde ich ihm/ihr die Tür zeigen. Es ist die Mühe nicht wert.

Übrigens, weder PWMs noch ihre Frequenz niedrigeren Spannungen. Die Einschaltdauer verringert die übertragene Leistung. Das Erhöhen der Frequenz ermöglicht eine präzisere Steuerung, aber es ist wirklich das Tastverhältnis, das die Arbeit erledigt.

Generell NEIN. Der Strom ohne Widerstand (oder andere Strombegrenzung) ist "außer Kontrolle", und ein gewisser PWM-ed-Anteil von "außer Kontrolle" ist immer noch "außer Kontrolle".

Nebenbemerkung: Der für normale LEDs zulässige Spitzenstrom liegt oft nur geringfügig über dem Nennstrom (z. B. 30 mA gegenüber 20 mA). Überprüfen Sie daher das LED-Datenblatt, auch wenn Sie PWM mit einem kontrollierten Strom verwenden, beide für den zulässigen Durchschnitt Strom und für den zulässigen maximalen (Spitzen-)Strom.

Und verwenden Sie NICHT den absoluten Maxima-Abschnitt! Der einzige Abschnitt für den normalen Betrieb ist der Abschnitt „normale Betriebsbedingungen“ oder etwas ähnlich benanntes.

Nicht einfach. Der Widerstand ermöglicht eine sofortige und automatische Steuerung des LED-Stroms. PWM steuert effektiv die mittlere Spannung, daher müssten Sie den tatsächlichen Strom messen (wie? durch Messen der Spannung über einem ... ah, Widerstand!) Und das PWM-Verhältnis steuern, um den Strom einzustellen. Viel komplexer!

Sie könnten einen Widerstand mit niedrigem Wert verwenden, um den Strom auf einen vernünftigen Wert zu begrenzen - sagen wir 20 mA (die Obergrenze für eine typische LED) und PWM davon herunter ...

Im Gegensatz zu allen vorherigen Antworten hier würde ich mit JA antworten und sagen, dass dies in einigen Anwendungen sogar eine nützliche Schaltung sein kann.

Durch die Verwendung eines Begrenzungswiderstands wird Leistung abgeführt. Wenn Ihr Ausgangskreis (z. B.) 5 V und die LED 2 V beträgt, werden 60% Ihrer Leistung vom Widerstand abgeführt. In einer batteriebetriebenen Schaltung ist dies schlecht.

Stattdessen kann PWM durch die Verwendung eines Tiefpassfilters in analog umgewandelt werden . (Eine weitere Möglichkeit wäre, den Widerstand durch einen Abwärtswandler zu ersetzen, aber der Zugriff auf den Mikrocontroller kann dies ersetzen).

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Sie durch die Steuerung von PWM in der Software eine sanfte Kontrolle über den Strom durch die LED haben.

Wie wählt man die Widerstands- und Kondensatorwerte für den Tiefpassfilter? Zunächst wird beim anfänglichen Einschalten des Systems der Kondensator entladen, so dass der Mikrocontroller-Pin einen Ausgangsstrom von hat$V_{\mathrm{cc}}/R.$Dieser muss unterhalb des zulässigen Spitzenstroms liegen, der einen Mindestwert für bestimmt$R$. Andererseits ist bei einem Tastverhältnis von$t$, der Widerstand dissipiert (im Durchschnitt) Leistung$((1-t)V_{\mathrm{cc}})^2 / R$, was ein weiterer Grund ist, einen großen zu wählen$R$. Und schließlich ist die Zeitkonstante des Filters$\tau = RC$die (a) größer als die PWM-Frequenz sein muss, um den Welligkeitseffekt zu begrenzen, und (b) gibt auch die Reaktionszeit für Ihre Schaltung an (und Sie möchten wahrscheinlich, dass diese niedrig ist).

Ich habe die Werte für eine typische angesteuerte Atmel-MCU nachgeschlagen$V_{\mathrm{cc}} = 5 \mathrm{V}$: Der maximal zulässige Strom beträgt 40 mA, Sie möchten also einen Widerstand von mindestens 100 Ω; Sie könnten etwa 1 kΩ verwenden. Da diese Chips PWM mit etwa 16 MHz ansteuern können, benötigen Sie auch$RC \geqslant 10^{-6} \mathrm{s}$; könnten Sie zum Beispiel verwenden$C \simeq$10 nF.