Muss ich mir beim Schalten einer LED mit einem Transistor über einen Mikrocontroller Sorgen machen, wenn die Lastversorgungsspannung höher ist als meine Mikrocontroller-Logik?

Ich möchte eine weiße LED über meinen Mikrocontroller GPIO ein- und ausschalten. Das ESP-01S-Board, das ich habe, verwendet einen ESP8266-Chip, der eine Begrenzung von 12 mA GPIO-Ausgangsstrom hat. Allerdings möchte ich diese LED mit ca. 25 mA ansteuern.

Der Transistor, den ich habe, ist ein S8050C NPN-Transistor. Ich verwende den Widerstand R1, um den Strom für die LED zu begrenzen, und den Widerstand R2, um den Strom für den GPIO-Pin zu begrenzen.

schematisch

Hier bearbeiten: https://www.circuit-diagram.org/circuits/8a2aa3cfd1e04356b4099cee6f851846

Ich weiß, dass ich R2 gemäß dem Wert für die minimale Stromverstärkung im S8050C-Datenblatt skalieren muss, damit der Strom für die LED hoch genug ist.

Was ich mir allerdings noch unsicher bin, sind die Spannungen: Die Versorgungsspannung für die LED beträgt 5 V. Mein Mikrocontroller verbraucht 3,3 V. Nehmen wir an, die LED wird defekt und verhält sich wie ein Draht – sieht der GPIO-Pin die 5 V ? Oder fungiert der Transistor vom Kollektor zur Basis als Diode? Solange also 5 V unter der Durchbruchspannung liegen, ist der Pin in Ordnung?

Das gilt allgemein als sicher. Die meisten (alle?) MCUs enthalten heute Schutzdioden am Pin, und die Einbeziehung von R2 ist wahrscheinlich hoch genug, dass diese Schutzdioden nicht überlastet werden. In einer Prozessorfamilie, an die ich mich erinnere, beträgt der maximale Schutzdiodenstrom 2 mA. Andere können variieren.
Nein, nur Ihr Transistor sieht die Versorgungsspannung. Du bist in Ordnung.
Schaltung ist sicher. ANMERKUNG Jonk hat fast immer Recht. In diesem Fall ist sein Kommentar zum Zulassen von Strom in Schutzdioden ein schlechter Rat. Darauf habe ich vor Ort eine längere Antwort. Der Schutzdiodenstrom kann in unbeabsichtigte Modi geraten und völlige Verwüstung anrichten.
Im Allgemeinen fällt ein NPN-Transistor fast immer aus, wenn der CE-Übergang teilweise oder vollständig kurzgeschlossen ist (kein Diodenabfall). Meiner Erfahrung nach ist die Basis nie betroffen. PNP ist jedoch eine andere Geschichte, da die Vcc immer bei einem Diodenabfall aus der Basis kommen möchte, unabhängig davon, ob EC kurzgeschlossen ist oder nicht.
@RussellMcMahon Danke für die Korrektur. Der Schutzdiodenstrom ist nur eine "absolute Maximal"-Spezifikation (ich habe diese Tatsache nicht erwähnt). Es ist nichts "zu tun". Ich habe jedoch viele professionelle Designs gesehen, die absichtlich bis zu etwa 25% davon zulassen. Sag nur.
@jonk Ja. Ich habe auch viele Schaltungen gesehen, die während des (hoffentlich) normalen Betriebs einen Schutzdiodenstrom zulassen. Einschließlich Microchip-App-Hinweis. Dazu habe ich einen langen SE-Beitrag.

Antworten (2)

Absolut keine Probleme.

Dein Entwurf ist richtig.

Der Kollektor/Drain des externen Transistors kümmert sich um die externe VCC/VDD-Spannung.

Lesen Sie das Datenblatt Ihres Transistors und auf der allerersten Seite finden Sie den Maximalwert von Vce/VDD.

Beispiel: Vcemax = 40 V

Ich dachte, die Sorge ginge um Vcb? (was in diesem Fall 40 ist, also ist es in Ordnung)
Da der Emitter bei allen Tests des Herstellers mit Masse verbunden ist, beziehen sich alle absoluten Höchstwerte auf Masse.

Nein, tust du nicht.

VIO0 = Vbe + Ib*R2

wenn VIO0=3,3 V

also Ib = (VIO0 - Vbe)/R2

Sie müssen berücksichtigen, dass es sich bei Ib um den Ausgangsstrom handelt. Wie viel ESP-01S kann gibt.

Damit:

Ic = Hfe Ib = (5 V - Vled - Vce) / R1

Vce = Vcb+Vbe. Wenn Vbe = 0,7, also Vcb = 5–0,7. Da gibt es kein Problem. wenn Vbe=0, also Vcb=5, gibt es kein Problem
Muss ich mir beim Schalten einer LED mit einem Transistor über einen Mikrocontroller Sorgen machen, wenn die Lastversorgungsspannung höher ist als meine Mikrocontroller-Logik?
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