Distribución de voltaje entre componentes

A menudo veo el mismo método para calcular la distribución de voltaje en circuitos electrónicos que implican componentes cuyas curvas VI no son triviales.

Por ejemplo, en un circuito que implica una resistencia y un LED con características de 2V / 20mA, restamos 2V del voltaje de suministro para determinar el voltaje restante de la resistencia, y asumimos que la corriente en todo el circuito es de 20mA para determinar el valor de la resistencia usando la ley de Ohm. Pero, ¿qué pasa con un cálculo directo? Si el valor de la resistencia es demasiado bajo, el voltaje del LED sería mayor que este; por el contrario, si el valor de la resistencia es demasiado alto, el voltaje del LED será menor.

¿Existe una forma estándar de calcular la distribución de voltaje directamente, en función de los componentes elegidos (es decir, el inverso del método que determina otros componentes)? Y, de manera más general, ¿la distribución de voltaje es siempre única?

sí, podría desarrollar un modelo matemático basado en el modelo exponencial, en.wikipedia.org/wiki/Diode_modelling Pero hay parámetros que varían de un LED a otro. Si desea forzar algo a un punto de operación, existen otros métodos en electrónica para hacerlo. ¿Qué estás preguntando?
¿Qué es el "reparto de tensión"? Pensé que te referirías a la repetición, pero eso no tiene ningún sentido.
Me pregunto si el OP significa repetición como repetir una solución hasta que se fusione con una respuesta que sea más precisa. ¿Como aproximación sucesiva?
O dibuja la resistencia en el gráfico VI (I = 0 a V = 0) en la hoja de datos y ve dónde cruza la curva del diodo. Pero en la práctica se reducirá a los mismos valores. Los valores de las resistencias regulares se separan en un factor de 1.2' cada uno (10, 12, 15, 18), por lo que debe redondear hacia arriba o hacia abajo de todos modos, ya que su cálculo solo necesita un 10% de precisión.
Parece que el plazo de reparto fue inadecuado. Lo reemplacé con distribución , espero que tenga más sentido :)
Precisamente, ¿qué pasa si tratamos con muchos diodos de diferentes parámetros (y particularmente diferentes características de corriente)? El método estándar no se aplica.

Respuestas (2)

Sí, hay un método general, pero generalmente no es útil.

Si regresa a los primeros principios, hay una ecuación para cada componente que relaciona el voltaje y la corriente. Simplifiquemos el problema a donde uno es una función directa del otro, como con su ejemplo de LED y resistencia. Dicho de otra manera, solo hay un grado de libertad para decidir qué está haciendo cada componente.

El problema entonces es un conjunto de ecuaciones simultáneas. La respuesta general es resolver estas ecuaciones simultáneas. Por lo general, esto es bastante complicado y el nivel adicional de precisión no es necesario e incluso engañoso porque excede la tolerancia a la que se pueden conocer otros valores.

En su ejemplo específico de LED y resistencia, podría resolver este conjunto simple de ecuaciones simultáneas visualmente con un gráfico. Trace la resistencia y la corriente del LED por separado, cada una en función del voltaje del nodo entre ellas. Conoce una restricción adicional, que es que la corriente a través de ambos es la misma. Visualmente, esto significa que busca el lugar donde se cruzan las dos curvas, porque ese es el punto en el que ambas tienen la misma corriente.

Con suerte, puede ver que se vuelve mucho más complicado para cualquier cosa que no sea un simple ejemplo artificial.

Excelente. Pero, ¿qué pasa si la intersección (para algunos componentes) da múltiples coincidencias? ¿Es imposible? Si no, ¿cómo interpretarlo?
@ysomane: si hay varios puntos de intersección, primero significa que los componentes no son monótonos. Sin embargo, en un nivel superior significa que hay múltiples soluciones. Si esos puntos múltiples son soluciones estables (no un hecho), entonces significa que el circuito podría establecerse en cualquiera de esos puntos. Si hay dos puntos estables, entonces puede llamarse un circuito "biestable", que es básicamente uno que puede cambiar (debido a alguna influencia externa) entre dos estados que, de lo contrario, puede mantenerse indefinidamente. Dos transistores dispuestos como un flip-flop es un ejemplo de ello.

Dado que un LED es un dispositivo impulsado por corriente, si está utilizando una resistencia, nunca obtendrá un consumo de corriente muy predecible o preciso (variaciones en el proceso, temperatura de funcionamiento, tolerancia de la resistencia, variación de suministro, etc.).
Sin embargo, esto no importa, ya que en la mayoría de los casos una variación de +-10% no será un problema.

Si busca en la hoja de datos algún LED decente, notará que el Vf se proporciona a una corriente nominal (por ejemplo, 20 mA) y (como menciona Jippie) también habrá una curva IV que puede usar para predecir gráficamente el Vf en otras corrientes.

Entonces, podría desarrollar un modelo matemático e intentar calcular el valor de la resistencia de esta manera, pero no me molestaría por dos razones principales:

  • Ya existen modelos SPICE que harán esto por usted, creados por los propios fabricantes, por lo que es probable que sean más precisos que cualquier cosa que pueda encontrar fácilmente.

  • Si desea controlar un LED con precisión, utilice una fuente de corriente constante . Hay cientos de circuitos integrados de controlador económicos y precisos (o se puede usar un opamp con referencia de precisión) Para un ejemplo aleatorio, el SP7618 tiene una tolerancia de regulación típica del 1,5 % y una tolerancia máxima del 6 % de -40 °C a +85°C.

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