Conducir un LED desde un pin uC con el ánodo sobre el riel Vcc de uC

De lo que estás hablando no es un gran riesgo para un proyecto de pasatiempo ... algunas cosas en las que pensar.

no es realmente el$V_F$en la corriente de operación que importa, es el$V_F$con el máximo brillo "apagado" que sea aceptable. Ese voltaje puede ser tan bajo como 1.4-1.5V voltios para un LED rojo de baja corriente; en una habitación oscura pueden ser bastante visibles con microamperios de corriente. Conducir la salida a 3,3 V (nivel nominal) nos da 3,3 V en la salida. Una celda alcalina nueva con una carga mínima podría tener 1,63 V/celda a temperatura ambiente (solo se midió una), por lo que 3 sería 4,89 V. Eso te deja con 1,59 V a través de la resistencia LED + (nominal, sin permitir que los 3,3 V puedan ser un pequeño porcentaje bajo).

Eso es demasiado para asegurarse de que no esté emitiendo un montón de luz.

Por lo tanto, lo triestablecemos, lo que permite que la salida suba quizás un poco por encima de Vcc sin que fluya mucha corriente. 300 mV es seguro, la hoja de datos dice un máximo absoluto de 500 mV. A 500 mV, tendríamos 1,09 V en el LED, probablemente suficiente para garantizar que esté apagado, al menos en condiciones nominales. La figura del 'máximo absoluto' nunca es buena para diseñar, pero generalmente hay una advertencia sobre esta figura en particular que permite ese voltaje o un poco más si la corriente es limitada.

Por lo tanto, creo que esto funcionará (con tri-state, no push-pull), y también creo que es lo suficientemente aceptable para un proyecto de pasatiempo, suponiendo que nadie vaya a usar un eliminador de batería en el circuito en el futuro*. Tenga en cuenta que el margen de los LED rojos es mínimo y considere evitar el rojo en favor del amarillo o el naranja. O simplemente agregue un diodo de silicio en serie con los LED rojos (un diodo se puede usar para varios LED).

• Si la red de protección ESD en el ATMEGA328P comienza a conducir, tenderá a aumentar el suministro de 3,3 V, fuera del control del regulador. Esto no es bueno para la estabilidad y posiblemente podría dañar algo, aunque el propio ATMEGA328P-M está clasificado para funcionar con 5V.

Una vez hice algo como esto en un producto comercial (para impulsar una serie de LED con Vf alto usando una salida de corriente constante de 5 V), pero diseñé una fuente de alimentación con el voltaje excéntrico correcto y el coeficiente de temperatura apropiado para que coincida con los LED. y así optimizar la situación. Creo que el suministro fue de alrededor de 8-9V. Trabajó de maravilla, fácilmente de -20 °C a 80 °C (la especificación era 0-50 °C).

Someter un pin de E/S a voltajes por encima del nivel de potencia del procesador no es una buena idea.

Usa un transistor:

Agregado:

La solución correcta que no viola ningún parámetro en la hoja de datos está arriba. Sin embargo, si está tratando de salirse con la suya, lo más probable es que funcione si se asegura de que el pin de salida siempre esté activado.

Suponemos un procesador moderno con salida CMOS. El transistor CMOS puede conducir corriente en ambas direcciones cuando está encendido. La pequeña cantidad de corriente que obtendrá a través del LED cuando la salida sea alta se conducirá a través del transistor del controlador superior a Vdd. El valor de esa corriente con polarización directa de 1,2 V será difícil de predecir, variará significativamente con la temperatura y variará de una parte a otra. Sin embargo, será "muy pequeño" en comparación con el consumo total de corriente del procesador.

Si cambia la salida entre baja y alta impedancia en lugar de baja y alta, entonces el circuito de protección para ese pin tomará la pequeña corriente del LED en su lugar. Para algunos diseños, esto es solo un diodo a Vdd y, por lo tanto, no es peor que tener la mejor conducta FET. Sin embargo, otros diseños tienen circuitos más complicados que serían peores para descargar la corriente. Adivinar qué causa menos problemas es uno de los problemas con los que te encuentras cuando ignoras las especificaciones.

Hay dos formas más de cumplir completamente con las especificaciones:

1. Agregue una pequeña resistencia de purga a tierra. Dimensione esto para tomar lo que determine que será la corriente LED máxima en todas las condiciones. El LED puede estar muy débilmente iluminado cuando se supone que debe estar apagado.

2. Use un pin que tenga una entrada "tolerante a 5 V" y cambie el pin entre bajo y flotante.

Su enfoque 2 (tristar el pin D3) está bien, excepto que otros carteles señalaron que el diodo de protección ESD de D3 a VCC está en serie con el LED (y la resistencia) cuando la salida está triestablecida. Habrá un pequeño flujo de corriente allí a (4,5 V-3,3 V) = 1,2 V en ambos diodos desde el suministro de 4,5 V a VCC. El umbral del LED es mucho más alto que el umbral del diodo ESD de aproximadamente 0,5 V a 0,6 V para una corriente apreciable (microamperios o más; son diodos grandes), por lo que a 1,2 V en ambos es probable que la corriente esté en el rango de microamperios. Sin embargo, el voltaje del pin D3 superará el VCC en aproximadamente 0,5 V a 0,6 V y esto probablemente exceda el voltaje recomendado en el pad (para la tensión en el óxido de puerta de los transistores del circuito de entrada).

Básicamente, está utilizando el pin D3 como un interruptor NMOS de drenaje abierto. Siempre puede agregar un transistor NMOS discreto fuera del chip que pueda soportar> 4.5V. Si bien agrega un componente e invierte el sentido del puerto, evita la sobretensión en el IC.

Tenga en cuenta que, hasta el momento, ninguno de los enfoques proporciona regulación de corriente, por lo que el brillo variará con la tolerancia de la resistencia, la temperatura y la variación del suministro. Hay algunos esquemas simples para eso si está interesado, pero agregan un par de componentes más.

Calculo un LED rojo a aproximadamente 2v Vfwd, por lo que la resistencia debería caer 2.5v @ 20ma, digamos 1K2 ohmios.

Tienes que revisar tus matemáticas en este para el valor de tu resistencia.

R = 2,5 V caídos por la resistencia / 20 mA a través de la resistencia = 125 ohmios.

Si no está interesado en agregar un transistor, ¿por qué no obtener el LED del pin del microcontrolador?