Styra powerled från Raspberry Pi Pico

[Johangbg]

Jag tänkte försöka blinka en powerled(3W/700mA/3,3v) från en Pi Picco som har GPIO utgångar på 3,3v.

Finns det någon lämplig transistor som kan styras med 3,3 volt och öppna för 700mA?

Jag har en låda med några Darlington TIP120 och IRF9530 men dom kommer nog inte fungera på grund av spänningsnivåerna. Har något ett tips? Det är en liknande krets jag tänkte mig:

[Nerre]

Siffrorna går inte ihop: 3W/700mA/3,3v

3,3 V och 700 mA blir ju bara 2,3 W.

Den där kretsen ser lite overkill ut (osäker på vad den analoga ingången är till för).

Det normala är ju nåt i stil med detta bara:
https://www.raspberrypi-spy.co.uk/2012/ ... utput-pin/

[Johangbg]

Det är denna: https://www.electrokit.com/produkt/led- ... m-pa-kort/

[Mindmapper]

Siffrorna går inte ihop: 3W/700mA/3,3v

3,3 V och 700 mA blir ju bara 2,3 W.

Den där kretsen ser lite overkill ut (osäker på vad den analoga ingången är till för).

Det normala är ju nåt i stil med detta bara:
https://www.raspberrypi-spy.co.uk/2012/ ... utput-pin/

Enligt ritningen driver han med 5V. Lika tokigt det om det inte finns strömbegränsare.
Analoga ingången är nog tänkt att mäta spänningsfallet över en strömbegränsningsresistor. Sedan slår MCU ifrån när strömmen blir högre än 700mA.

[Mindmapper]

Det är denna: https://www.electrokit.com/produkt/led- ... m-pa-kort/

Du har flera delar som samverkar i det här fallet. Programmet, strömbegränsning och LED. Utan alla dessa delar samverkande blir det inte bra.
Du kan använda Tip120 eller annan darlington. Men du måste fixa strömbegränsning. Tänker du använda programmet med analoga ingången så måste det också koordineras in i lösningen.

Enligt databladet ska LED ha ett spänningsfall av 3,4V vid 700mA. Då måste den också ha nog med kylning, annars blir den för varm och går sönder.
För att beräkna resistor för strömbegränsning. Driver du med 5V får du 5 - 3,4 =1,6V. Eftersom du har 1,6V över resistorn så blir resistorn 1,6V / 0,7 = 2,28 ohm. Med en resistor på 2,2 ohm får du lite högre ström. Fast i verkligheten har du ett litet spänningsfall över transistorn också. Koppla enligt ritningen som Nerre länkade till. Byt ut resistorn i serie med LED till 2,2 ohm. Basresistorn på 27kohm blir för stor så du får minska den betydligt. 100 ohm kan jag tänka blir bra.
Tänk på förlusteffekterna 700mA är en skaplig ström och kommer att ge en del värme i komponenterna. Så du måste ta hänsyn till det också.

Jag skulle använda en betydligt större resistans än 2,2ohm medans jag håller på och labbar. Även en resistor på 10 ohm eller mer kommer att ge bra belysning och ge en del värme. Så börja med något sånt så får du bättre känsla för vad som sker i kretsen innan du brassar på för fullt.

[Johangbg]

Lyckades få den här kretsen att fungera, den drar cirka 10mA från GP10 och ger cirka 240mA genom lysdioden(framspänningsfall på 2,6v). Det betyder att jag får cirka 0,6W från lysdioden. Om jag inte har mätt helt fel så är spänningen CE och BE båda 0,9v. Motståndet före lysdioden ska klara 1W och producerar runt 800mW värme. Lysdioden är på 3W, och körs inte särskilt hårt.

Jag får HFE att bli 24, 10mA ström på basen och 240mA igenom kollektorn. Borde inte den vara högre? (batteriet är ett 18650 2200mAh)

[Mindmapper]

Det stämmer något är fel.
Du bör inte ha 0,9V över CE.
0,9V över BE är ett högt värde som talar om att du har en hög basström. Med ett högt värde på BE ska transistorn leda ordentligt. En bipolär transistor som leder ordentligt säger man har bottnat. Den ska då ha runt 0,1V CE.

En BC547 är ingen transistor som du kan hantera någon större effekt. Förmodligen har den blivit så varm att den är bränd. Prova med någon transistor som tål mera effekt.

Tror nog att du har ett räknefel med effekten i resistorn. Med de värden du angivit 3,3 ohm och 0,24A får jag runt 0,2W
Men det är mindre viktigt i det här fallet.

Med 0,9V över transistorn och 2,6V över LED får du 3,7 - 3,5V = 0,2V över resistorn.
0,2V över resistorn motsvarar en ström på 0,2/3,3 = 0,06A = 60mA något stämmer inte.
Är transistorn bränd kan nog värdena variera väldigt mycket mellan mätningarna när den ändrar temperatur.
Det går rätt fort att bränna upp en så pass liten transistor så du har nog inte märkt att den blivit riktigt het och gott sönder. LED borde ha lyst starkare en liten stund när du slog på den.

Prova sätt dit TIP120.

[Nerre]

Ja med bottnad transistor borde Vbe vara runt 0,7 V, så om GPIO ger 3,7 V ut blir det 3 V över 220 ohm, vilket ger ungefär 13,5 mA.

Vce borde ligga runt 0,1-0,2 V, plus 3,4 V över dioden ger nästan ingen spänning kvar över motståndet. 3,7-3,6 blir 0,1 V. Dela det med 3,3 ohm så blir det bara 30 mA.

Ska man komma upp i 700 mA där blir det 140 mohm man ska ha.

Min spontana tanke är att 3,7 V matning är för lågt för att använda med den lysdioden.

Med 5 V matning till lysdioden får man 1,4 V över motståndet, för att få 700 mA ska man då ha 2 ohm och det blir ungefär 1 W förlusteffekt.

Med reservation för räknefel.

[Johangbg]

Jag har bytt ut transistorn och gjort nya mätningar, med i stort sett samma resultat. Däremot hittade jag någon stans på nätet att HFE när transistorn är bottnad ofta är mycket lägre än när den arbetar i det aktiva området. Jag ska prova att använda en TIP120, den kanske fungerar bättre.

[malman]

Den första kretsen verkar vara avsedd att kunna styra lasten variabelt, det är en pwm utgång med följande rc filter för att kunna modulera fet'en o variera strömmen genom lasten....

Nästa exempelkrets är gjord för att styra smådioder med ett fåtal mA. Då är en hederlig bipolär transistor tillfyllest... Men för lite högre strömmar brukar man gå över till FET transistorer, och välja diton med låg RDSon, dvs låg resistans när de drivs aktiva. Dvs minimal effektförlust i trissan, som då ej blir varm.
Jag skulle leta efter en n-kanal fet, med hyffsat låg rds on, samt en Vgs gate spänning som klarar drivas med så låga spänningar som microkontrollern ger ifrån sig... 3,3 eller 5v....

Inget exempel direkt i huvudet nu men.....

Sen kan upplevelsen att nåt är fel bero på otillräcklig kylning av dioden... 0,7A x 3,3V blir ju en del effekt, vilken merparten avges som värme.... Utan kylning tror jag div diodparametrar drar iväg ordentligt med stigande temperatur... Kanske framspänningsfallet... (Är dock inte 100 på vad som händer..)


Edit. Nexperia PMV16XNR är en ytmonterad stackare som troligen skulle göra jobbet...(Vgs för 3.3V är visst en begränsade faktor när man försöker hitta kandidater, om det är 5V blir utbudet större)

Edit2. RFP30N06LE är en TO220 kapslad sak som kanske kan göra jobbet...

[Mindmapper]

Jag har bytt ut transistorn och gjort nya mätningar, med i stort sett samma resultat. Däremot hittade jag någon stans på nätet att HFE när transistorn är bottnad ofta är mycket lägre än när den arbetar i det aktiva området. Jag ska prova att använda en TIP120, den kanske fungerar bättre.

Hur varm blir transistorn?
Det är inte hfe som begränsar strömmen det är den låga spänningen och resistansen. Om inte strömmen kan bli högre så är det inte hfe som begränsar. Det som förbryllar mig är att du har så högt U_CE. Som visserligen pekar på lågt hfe.
Du har inte en multimeter som kan mäta hfe. Och jämföra hfe på en ny och en som suttit i kretsen.

[Mindmapper]

Den första kretsen verkar vara avsedd att kunna styra lasten variabelt, det är en pwm utgång med följande rc filter för att kunna modulera fet'en o variera strömmen genom lasten....

Nästa exempelkrets är gjord för att styra smådioder med ett fåtal mA. Då är en hederlig bipolär transistor tillfyllest... Men för lite högre strömmar brukar man gå över till FET transistorer, och välja diton med låg RDSon, dvs låg resistans när de drivs aktiva. Dvs minimal effektförlust i trissan, som då ej blir varm.
Jag skulle leta efter en n-kanal fet, med hyffsat låg rds on, samt en Vgs gate spänning som klarar drivas med så låga spänningar som microkontrollern ger ifrån sig... 3,3 eller 5v....

Inget exempel direkt i huvudet nu men.....

Sen kan upplevelsen att nåt är fel bero på otillräcklig kylning av dioden... 0,7A x 3,3V blir ju en del effekt, vilken merparten avges som värme.... Utan kylning tror jag div diodparametrar drar iväg ordentligt med stigande temperatur... Kanske framspänningsfallet... (Är dock inte 100 på vad som händer..)


Edit. Nexperia PMV16XNR är en ytmonterad stackare som troligen skulle göra jobbet...(Vgs för 3.3V är visst en begränsade faktor när man försöker hitta kandidater, om det är 5V blir utbudet större)

Edit2. RFP30N06LE är en TO220 kapslad sak som kanske kan göra jobbet...

Du har rätt där att framspänningsfallet över en diod ökar med temperaturen. Fast det är en ganska liten ökning. Har inte mätt på powerLED. Gjorde för länge sedan mätning på småLED, men kommer bara ihåg att det ökar. Däremot använde man vanliga dioder som tempgivare (länge tillbaka). Billiga, men inte så bra tempgivare. Ungefär 1mV/grad inom ett begränsatt område. Man använder ju också dioder som tempstabilisering i förstärkare, pga deras tempberoende. Ibland använder man BE-dioden i en transistor istället för en vanlig diod. Genom att använda BE-dioden får man en liknande tempreaktion som i transistorerna man vill tempstabilisera.

Den stora ökningen av spänningsfallet i dioder kommer från strömmen. Ökar strömmen genom dioden kan spänningsfallet i dioden öka med flera 100mV innan dioden går sönder. Brukar finnas fina kurvor i databladen.

[Nerre]

Jag har bytt ut transistorn och gjort nya mätningar, med i stort sett samma resultat. Däremot hittade jag någon stans på nätet att HFE när transistorn är bottnad ofta är mycket lägre än när den arbetar i det aktiva området. Jag ska prova att använda en TIP120, den kanske fungerar bättre.

Transistorns Hfe är väl samma hela tiden, men när du använder transistorn som switch sådär så blir den i princip ointressant. Det är motstånden som styr "arbetspunkten".

Vbe är väl alltid fast, man räknar oftast med 0,7 V. Se mitt räkneexempel.

Bygger man en förstärkare istället för switch sätter man ett motstånd på emittern, då får du ett "ben" där du har styrspänning-basmotstånd-0,7 V-emittermotstånd-jord. Basmotstånd och emittermotstånd blir då det som styr strömmen in på basen (det enda som varierar i den kretsen är ju styrspänningen. Men du vill inte ha en förstärkare här, du vill ha en switch. Då sätter man emittermotståndet till noll och väljer ett basmotstånd så transistorn bottnar (d.v.s strömmen in på basen ska vara lite större än strömmen kollektor-emitter delat med hFE).

hFE för en BC 547 verkar ligga mellan 110 och 800, om vi räknar på worst case:

Du vill ha 700 mA genom dioden, strömmen in på basen måste då vara minst 700/110=6,4 mA, vi räknar med 10 mA för att ha lite marginal.

Du styr med 3,7 V och Vbe är 0,7 V, så det blir 3 V över basmotståndet. 3 V / 10 mA ger att basmotståndet får vara max 300 ohm. Så 220 ohm där verkar helt ok.

Då kommer transistorn att bottna, resten av beräkningen ligger i mitt tidigare inlägg. Seriemotståndet för lysdioden ska vara max 0,14 ohm om du matar med 3,7 V där.

[Mindmapper]

Lite kommentarer till Nerre's inlägg

3,7V är kollektorkretsen. Utgång 10 ger max 3,3 V, det blir ca 2,6V över basresistorn. Det påverkar inte annat än att vi kommer närmare 220ohm. Så det är inget som egentligen påverkar. Det finns fortfarande marginal att få transistorn att bottna.

Om serieresistorn (strömbegränsningen) till LED. Det gör inget att han har 3,3ohm där. Det begränsar bara strömmen till ett lägre värde . Visserligen till ett så lågt värde som 60mA.
Enligt mig är det ett bra utgångsvärde när man börja driftsätta kretsen. Vid 700mA och dålig kylning av LED är det lätt att köra sönder.

De spänningar och strömmar som är angivna som uppmätta stämmer inte. Men är det mätfel eller felkoppling, komponentfel.

[Nerre]

Ah, ja, tankemiss av mig, jag fick för mig att det är 3,7 V som är matningsspänning i pajen, men det är ju 5 V och 3,3 V som är de "normala" logikspänningarna.

3,7 V är ju snarare standardspänning för litiumbatterier.

Jag får skylla på att det är flera år sen jag gjorde nåt konkret med elektronik :) Beräkningarna sitter fortfarande rätt bra, men alla exakta siffror är det värre med.

Jag var på väg att skriva hur man räknar arbetspunkt för en klass A förstärkare också men insåg att det är inte relevant för tråden.