Sumidero de corriente para el puerto del microcontrolador no constante

¿Qué echo de menos aquí?

Olvidó tener en cuenta la caída de tensión directa del LED. Puede estar entre 0,8 voltios y 3 voltios según la tecnología.

Por lo tanto, si su voltaje de suministro es de 2,6 voltios, el "circuito de control de corriente" solo podría recibir (tal vez) 1,5 voltios a través de él y, dado que los dos transistores podrían necesitar al menos 1,4 a 1,6 voltios a través de su circuito para comenzar una conducción razonable, usted están al borde de lo que acaba de empezar a conducir.

Si su voltaje de suministro aumentara más, estoy seguro de que comenzaría a limitar la corriente alrededor de la marca de 5 o 6 mA. Aquí hay una versión ligeramente mejorada de su circuito: -

Tenga en cuenta que Rb se conecta directamente al riel positivo; ayudará, pero solo un poco, porque para obtener conducción de ambos transistores, aún necesita 1.4 voltios a 1.6 voltios desde el colector de Q2 a tierra (su puerto IO).

Imágenes de aquí .

Permítanme probar una versión un poco más detallada de la respuesta de Andy alias.

Comience suponiendo que el circuito funciona correctamente y que el emisor de Q1 está conectado a tierra. Entonces la base de Q1 estará en alrededor de 0,7 voltios y la base de Q2 en alrededor de 1,4 voltios. Debería ser evidente que el colector de Q2 DEBE ser mayor que la base, ya que el voltaje en R2 proporciona la corriente de base a Q2. ¿Cuánto mayor?

Bueno, dado que el voltaje colector-emisor es mayor que el voltaje base-emisor, el transistor está operando en modo lineal, y usemos una ganancia de 100 como punto de partida. Dado que la corriente del emisor es de 5,8 mA (recuerde, asumimos que el circuito funciona correctamente), la corriente base para Q2 es de 58 uA. Aplicando la Ley de Ohm, obtenemos un voltaje de resistencia de aproximadamente 2,7 voltios, para un voltaje de colector de (1,4 + 2,7), o 4,1 voltios. Agregue un LED Vf de aproximadamente 1,2 voltios (para un LED IR), y el voltaje de suministro mínimo será de aproximadamente 5,3 voltios.

Por lo tanto, no sorprende que el circuito no esté funcionando bien entre 2,6 y 3,3 voltios.

Si desea tener un control de encendido/apagado activo del LED y puede ajustar el sentido de la salida de su MCU (en otras palabras, no le importa si está activo HI o LO activo para encenderlo), entonces lo siguiente es probablemente lo que quieras:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Su circuito original (ignorando las fallas) requería que su pin de E/S absorbiera TODA la corriente del LED. Eso es factible, dada la corriente relativamente baja. Pero no tiene sentido diseñar ese nivel de corriente en el circuito si no es necesario. El circuito anterior relaja en gran medida la carga en el pin de E/S para quizás$200\:\mu\text{A}$.

Supuse que dado que su voltaje de riel era$3\:\text{V}$, que este también era el voltaje de salida del pin de E/S cuando estaba en HI. Entonces$R_2$se calcula sobre esa base.

En esta topología de circuito,$Q_2$'s$V_\text{BE}\approx 700\:\text{mV}$y$Q_1$'s$V_\text{BE}\approx 650\:\text{mV}$. Entonces, el voltaje base visto por el pin de E/S será de aproximadamente$1.35\:\text{V}$. Si la salida del pin I/O es$3\:\text{V}$con carga de corriente ligera, entonces$R_2=\frac{3\:\text{V}-1.35\:\text{V}}{200\:\mu\text{A}}\approx 8.2\:\text{k}\Omega$. (Eso es asumiendo que$Q_2$entra en saturación en el momento en que$\beta_2\approx 30$.) Hice$R_2$para proporcionar aún más, más cerca de$250\:\mu\text{A}$, solo para estar absolutamente seguro.

Casi cualquier pin de E/S puede generar$250\:\mu\text{A}$sin dificultad. Y la carga es lo suficientemente ligera como para que el pin de E/S presente casi su$V_\text{CC}$sin mucha gota.

Desde$Q_2$comienza a entrar en saturación cuando su colector está en$1.35\:\text{V}$(lo cual está bien ya que hay mucha corriente base disponible, por lo que puede bajar aún más, si es necesario), hay$1.65\:\text{V}$disponible para el LED IR. Sin la hoja de datos, no puedo asegurarle que esté bien con la corriente que está utilizando. Pero probablemente, dado que se trata de un LED IR. Aun así, el circuito puede saturarse$Q_2$y agregue algunas decenas de milivoltios a través del LED IR, muy bien. Así que creo que deberías estar bien.

NOTA: Una corriente constante a través de un LED no probado no es una gran garantía con respecto a la intensidad estable o la igualdad de intensidad entre dos LED diferentes. Solo quiero asegurarme de que comprenda que usar un LED IR como una "vela estándar" requiere mucho más que simplemente bombear una corriente relativamente fija a través de él. (Este es un LED IR, por lo que claramente las respuestas logarítmicas humanas a la intensidad tampoco son parte de la imagen). Pero como de todos modos no está utilizando ningún tipo de fuente de corriente precisa, supongo que esto no es un problema para su aplicación.