Al cambiar un LED con un transistor a través de un microcontrolador, ¿debo preocuparme si el voltaje de suministro de carga es más alto que la lógica de mi microcontrolador?

Quiero encender y apagar un LED blanco a través de mi microcontrolador GPIO. La placa ESP-01S que tengo usa un chip ESP8266, que tiene un límite de corriente de salida GPIO de 12 mA. Sin embargo, quiero conducir este LED con unos 25 mA.

El transistor que tengo es un transistor NPN S8050C. Estoy usando la resistencia R1 para limitar la corriente del LED y la resistencia R2 para limitar la corriente del pin GPIO.

esquemático

Edite aquí: https://www.circuit-diagram.org/circuits/8a2aa3cfd1e04356b4099cee6f851846

Sé que tendré que escalar R2 de acuerdo con el valor dado para la ganancia de corriente mínima en la hoja de datos del S8050C, de modo que la corriente del LED sea lo suficientemente alta.

Sin embargo, de lo que todavía no estoy seguro son los voltajes: el voltaje de suministro para el LED es de 5 V. Mi microcontrolador usa 3.3 V. Digamos que el LED se vuelve defectuoso y se comporta como un cable: ¿el pin GPIO verá los 5 V? ? ¿O el transistor del colector a la base funcionará como un diodo? Entonces, mientras 5 V estén por debajo del voltaje de ruptura, ¿el pin está bien?

Eso generalmente se considera seguro. La mayoría (¿todas?) de las MCU actuales incluyen diodos de protección en el pin y es probable que la inclusión de R2 tenga un valor lo suficientemente alto como para que estos diodos de protección no se sobrecarguen. En una familia de procesadores que recuerdo, la corriente máxima del diodo de protección es de 2 mA. Otros pueden variar.
No, solo su transistor verá el voltaje de suministro. Estás bien.
El circuito es seguro. NOTA Jonk casi siempre tiene razón. En este caso, su comentario sobre permitir corriente en diodos de protección es un mal consejo. Tengo una respuesta larga sobre eso en el sitio. La corriente del diodo de protección puede entrar en modos no deseados y causar estragos.
En general, un transistor NPN casi siempre falla con la unión CE parcial o totalmente en cortocircuito (no una caída de diodo). En mi experiencia, la base nunca se ve afectada. Sin embargo, PNP es una historia diferente, ya que el Vcc siempre quiere salir de la base en una caída de diodo, ya sea que EC esté en cortocircuito o no.
@RussellMcMahon Gracias por la corrección. La corriente del diodo de protección es solo una especificación de "Máximo absoluto" (no mencioné ese hecho). No es algo "que hacer". Sin embargo, he visto muchos diseños profesionales que intencionalmente permiten hasta un 25% aproximadamente. Solo digo.
@jonk Sí. Yo también he visto muchos circuitos que permiten la corriente de diodo de protección durante (con suerte) el funcionamiento normal. Incluye nota de aplicación de Microchip. Tengo una larga publicación SE sobre esto.

Respuestas (2)

Absolutamente ningún problema en absoluto.

Su diseño es correcto.

El colector/drenaje del transistor externo se encargará del voltaje VCC/VDD externo.

Lea la hoja de datos de su transistor y, en la primera página, encontrará el valor máximo de Vce/VDD.

Ejemplo: Vcemax = 40 V

¿Pensé que la preocupación era sobre Vcb? (que es 40 en este caso, así que está bien)
Dado que el emisor está conectado a tierra en todas las pruebas realizadas por el fabricante, todas las clasificaciones máximas absolutas están referenciadas a tierra.

No, no lo haces.

El VIO0 = Vbe + Ib*R2

si VIO0=3.3V

entonces Ib = (VIO0 - Vbe)/R2

Debes tener en cuenta que Ib es la corriente de salida. Cuánto puede dar ESP-01S.

Con ese:

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

Vce = Vcb+Vbe. Si Vbe=0.7, Entonces Vcb= 5-0.7. No hay problema. si Vbe=0, entonces Vcb=5, no hay problema
Al cambiar un LED con un transistor a través de un microcontrolador, ¿debo preocuparme si el voltaje de suministro de carga es más alto que la lógica de mi microcontrolador?
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