Guardar una resistencia en una fuente de corriente de transistor NPN (sumidero) cuando se encienden los LED

El circuito típico para controlar un LED desde un pin de salida digital de microcontrolador de baja potencia, usando un transistor, podría verse así (suponga un LED de 20mA/2V):

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simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Ahora, por supuesto, los transistores individuales tienen valores de ganancia actuales que varían ampliamente de uno a otro. Sin embargo, cuando construyo un circuito yo mismo, sé el transistor individual exacto que voy a usar. Por lo tanto, podría medir la ganancia de corriente de ese transistor cuando no está en saturación, con un circuito como este, para varios valores de R1:

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Y luego (en mi ejemplo), podría seguir probando diferentes valores de R1 de mi stock de resistencias hasta que la corriente de salida sea exactamente de 20 mA:

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Y luego use eso en el circuito LED, ahora omitiendo la resistencia limitadora de corriente y dejando que el transistor haga eso en su lugar:

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Por supuesto, si el transistor se cambió por uno diferente, el proceso debe repetirse.

Esto ahorra una resistencia (potencialmente de alta potencia) por LED, simplemente eligiendo una resistencia medida apropiadamente en serie con la base del transistor.

¿Hay algún problema en particular con este método?

La corriente variará con la temperatura, incluido el autocalentamiento. Lo que se disipaba en la resistencia ahora se disipa en el transistor. También corre el riesgo de dañar el multímetro si accidentalmente enciende el transistor.
El multímetro no está en riesgo en mi caso ya que puedo establecer un límite de corriente en mi fuente de alimentación. ¿Cuánto variará la corriente con la temperatura? Si es algo del orden del 10%, digamos, estaría bien. También podría dejarlo durante 5 minutos o lo que sea y usar la medición entonces, en lugar de la medición "fría" inmediata.
Si está guardando una resistencia de "alta potencia", asegúrese de que el transistor sea lo suficientemente robusto y tenga un disipador de calor porque el transistor disipará la misma cantidad de energía.
No sacrificaría la confiabilidad y la estabilidad de un circuito por el costo nulo de una resistencia.
Creo que la ganancia (como la mayoría de las características) también puede cambiar a medida que envejece el transistor. Eso debería ser divertido de modelar y planificar.
Además, está hablando de "ahorrar una resistencia de alta potencia", pero 20 mA con una caída de 2.5 V es 50 mW. Esa es una resistencia de baja potencia. Si desea ahorrar en piezas, conduzca el LED directamente desde la MCU con solo una resistencia limitadora de corriente. Le ahorra una resistencia Y un transistor. La mayoría de los MCU que he encontrado pueden entregar al menos 10 mA en una salida digital, lo que le brinda mucho brillo con un LED decente.

Respuestas (2)

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simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Este sería un mejor circuito. También debería funcionar bien si SW1 se reemplaza realmente por una salida CMOS de 5V. No hay necesidad de depender de la calibración de cada transistor o de la estabilidad de beta.

Op está intentando cortar la resistencia y proporcionar un suministro de corriente constante al LED. ¿Cómo haría esto?
En virtud de la caída de voltaje más o menos constante (~ 2.3V) a través de R1. No muy diferente del esquema superior en este sentido.
@Passerby del título y la descripción: parece que OP está buscando eliminar una resistencia para que todo el circuito funcione solo con 1 resistencia y 1 led (en lugar de 2 resistencias y un led). Este circuito de arriba hace eso.
+! Fui a sugerir esto en un comentario y luego vi que estaba cubierto. Un buen método. Casi tan bueno como lo obtendrás con 1R

Esta es una mala idea. Beta puede cambiar drásticamente con la temperatura del troquel:ingrese la descripción de la imagen aquí

También puede haber un cambio significativo con la edad del dispositivo, especialmente a altas temperaturas. Su dado puede estar relativamente caliente si está disipando toda la energía en el transistor.

Cualquier cambio en el voltaje de suministro también causará fluctuaciones relativamente grandes en la corriente del LED.

La conclusión es que podría hacer que funcione durante un tiempo en un punto operativo, pero es un mal diseño. No es tan malo incluir la resistencia y eliminar la fuerte dependencia de un valor exacto de beta.

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