Transistor-Umschalter von NPN und PNP - wie ist er aufgebaut?

Ausgehend von Tony Stewarts Antwort, die für 3,3-V-Logik funktionieren sollte, funktioniert die folgende Schaltung auch mit 5-V-Logik.

Abbildung 1. Ein GPIO-Pin kann zwei LEDs ansteuern. Quelle: 1 GPIO, mehrere LEDs .

Wie es funktioniert

• Wenn der Ausgang niedrig geschaltet ist, fließt Strom von der positiven Versorgung über R1 und L1, grün, zum Ausgangspin. L1 leuchtet auf. L2, rot, wird kurzgeschlossen und ist dunkel.
• Wenn der Ausgang hoch geschaltet wird, fließt Strom vom Pin durch R2 und L2. Die rote LED leuchtet auf und die grüne ist dunkel.
• Wenn der Ausgang drei Zustände hat (als Eingang verdrahtet oder durch Programmsteuerung getrennt), fließt ein Strom durch R1, L1, R2, L2 und beide LEDs leuchten schwach. Bei einem 3,3-V-Gerät wäre die Spannung nicht hoch genug, um beide LEDs deutlich zu beleuchten, sodass sie dunkel erscheinen würden.

Was Sie tun, ist richtig, solange Sie das GPIO fahren (und R2 hinzufügen).

Wenn Sie den GPIO schweben lassen, versuchen beide LEDs zu leuchten. Solange Sie es entweder hoch oder niedrig fahren, funktioniert es. Dies ist bei 3,3 V nicht großartig, da Sie nur 2,6 V erhalten können, um die LED vom NPN zu betreiben - es wird eine rote LED in Ordnung laufen, aber für grün wird es marginal, wenn Versorgungstoleranzen berücksichtigt werden.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Diese Anordnung passt zu Ihrer ursprünglichen Frage nach der Verwendung der 5 V. Es funktioniert beim Schalten von LEDs oder etwas anderem mit einer minimalen EIN-Spannung, aber es ist keine saubere Schaltanordnung, da Q2 von Q1 abläuft.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

High-Side-Schalten, wenn der Eingang nicht so hoch wird, ist schwierig, und Ihre Anforderung, dass kein Leckstrom durch die Last fließt, macht es schwieriger.

Ich habe nur NPN und PNP verwendet und dafür 5 Transistoren benötigt

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Es gibt kein sehr einfaches Arrangement - Sie landen bei 3 bjt, 5R oder 1pnp, 2R, 1PFet.

Ein einzelnes Wechselrichterpaket könnte ausreichen. Wenn Sie HC- oder AC-Wechselrichter verwenden, verwenden Sie den GPIO als Open Drain, R5 zieht den GPIO über die 3,3 V, bis die Schutzdiode leitet, dh Sie erhalten 4 V am GPIO und die 5-V-Wechselrichter werden vollständig eingeschaltet

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Eine weitere fantastisch vielseitige Komponente ist der Analogschalter. 74HC4053 Triple SPDT würde dies für Sie tun ...

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wählen Sie R basierend auf R1 = (3,3-Vf)/If -33 Wenn R negativ ist, bedeutet dies nur, dass Sie nicht so viel Strom treiben können.

für Rot Vf=2,0 @ 10mA, R1=100 Ohm
für Weiß Vf=3,1 @ 20mA, R1=0 Ohm und If ~10mA (ähnlich für Grün Blau, R=0V)

33 Ohm ist meine Schätzung Ihres GPIO Vol/Iol=RdsOn. Sie können dies ändern, indem Sie Ihre Gerätespezifikation überprüfen, die normalerweise am Ende der 600-Seiten-Spezifikation zu finden ist. ARM-Geräte haben normalerweise 3,3 V und 25 Ohm, während 5-V-CPUs ~ 50 Ohm haben. Diese Kennlinie ist "locker" +/-50 % im schlimmsten Fall über alle Geräte und über Temperatur, aber ausreichend für diese Anwendung.

Ihr BJT-Design würde beide Basisemitter in Reihe über 3,3 V mit einer typischen Grenze von << 2 V insgesamt durchbrennen .