Почему в ИК-пульте дистанционного управления используется одна пара резистор / транзистор для каждого светодиода?

Я проделал некоторую реверс-инжиниринг над протоколом для пульта, который ... отстой. Я заменяю его своим собственным дизайном, но, хотя я и улучшил интерфейс, диапазон и угол обзора моей системы ужасны. Я хотел бы завершить это как можно скорее ... Я запустил свой оригинальный пульт, пытаясь отладить свой собственный. знак равно

Так что, как и любой хороший выродок, я подумал, что позаимствую у кого-то еще успехи, и вытащил схему для телевизора B Gone:

Мой вопрос: почему для каждого светодиода есть один резистор и транзистор, вместо того, чтобы последовательно соединять светодиоды и управлять ими с помощью одного транзистора, который, в свою очередь, управляется выводом arduino, проходящим через один резистор?

Я не сомневаюсь в том, чтобы реализовать тот же способ (честно говоря, у меня есть соблазн использовать около 32 светодиодов, резисторов и транзисторов просто из-за этого), но я хотел бы понять, почему это было сделано именно так.

Прямое напряжение для инфракрасного светодиода намного ниже, чем для светодиода видимого света, обычно около 1,3 В, но повышается, если вы проталкиваете через них действительно большие токи, например> 100 мА. Кажется, нет никаких причин, по которым вы не могли бы разместить два из них последовательно, особенно если ваш Vcc был бы 5 В. Если ваш Vcc питается от пары батарей типа АА, то падение напряжения двух светодиодов + напряжение насыщения транзистора может приближаться к Vcc, и это может ограничить выходной ток.

Два выхода для управления четырьмя светодиодами предназначены для предотвращения перегрузки выхода микроконтроллера. Или лучше, следует избегать перегрузок. Резистор 120 Ом означает базовый ток 35 мА на каждый транзистор, и это уже слишком для AVR, не говоря уже о 70 мА, которые он будет потреблять.

2N3904 также не является хорошим транзистором для этого: он рассчитан только на 100 мА, а низкий hFE требует высокого тока базы. BC337-40 имеет HFE минимума 250 при 100 мА тока коллектора, а затем 5 мА ток базы должно быть достаточно , чтобы привести его. Базовый резистор 820 Ом позволит вам управлять всеми четырьмя резисторами от одного контакта. BC817 также рассчитан на 500 мА.

В качестве альтернативы вы можете использовать FET для управления светодиодами. PMV20XN может обрабатывать несколько ампер и имеет сопротивление на-всего 25 мОм , так что будет рассеивать вряд ли какой - либо власти. Напряжение затвора 1,5 В достаточно для 2,5 А.

редактировать
заметку о текущем ограничении. Обычно для этого у нас есть последовательно подключенный резистор со светодиодом, но если вы посмотрите на схему коммерческого пульта дистанционного управления, резистор часто отсутствует, потому что для этого они рассчитывают на внутреннее сопротивление батарей, а затем они сохраняют другой 0,001 доллара за пульт дистанционного управления.

Это не очень хорошая идея, если вы используете питание от сетевого стабилизатора напряжения. Это будет ограничивать ток, но при слишком высоком уровне, и если он не уничтожает светодиод сразу будет серьезно ограничить срок его службы. Поэтому рекомендуется использовать небольшой последовательный резистор. При напряжении питания 5 В и двух последовательных светодиодах у вас будет падение напряжения около 2,9-3,0 В, поэтому для 100 мА вам понадобится резистор 30 Ом. Пиковая мощность составит 300 мВт, но при средней нагрузке 50% средняя мощность составляет всего 150 мВт, тогда подойдет резистор 1/4 Вт.

Последовательное включение светодиодов означает, что вам нужно более высокое напряжение питания, чтобы управлять ими всеми. А их параллельное соединение может привести к проблемам, если характеристики светодиодов не соответствуют друг другу, или если ваш транзистор не может обрабатывать ток всех светодиодов одновременно.

Они могли использовать несколько выводов микроконтроллера для гибкости - например, это устройство теперь имеет возможность подсвечивать меньше светодиодов и, следовательно, экономить заряд батареи.

Мне кажется, что схема ожидает 3904-х, чтобы ограничить количество тока, протекающего через них, до правильной величины для светодиода. Поскольку для ограничения тока используется транзистор, а не резистор, и поскольку для каждого параллельно соединенного светодиода (или цепочки светодиодов) требуется свое собственное устройство ограничения тока, что подразумевает использование отдельного транзистора для каждого светодиода. Я не думаю, что я бы спроектировал схему таким образом, поскольку она чувствительна к бете 3904-х годов, а характеристики бета-транзисторов обычно не очень четко определены. Тем не менее, схема имеет то преимущество, что ток несколько менее чувствителен к VDD, чем если бы он просто использовал транзистор с жестким переключением, а затем последовательные резисторы для светодиодов.

Что касается использования двух процессорных выводов для управления двумя отдельными светодиодами, я думаю, что если светодиоды направлены в существенно разных направлениях, контроллер может активировать их в разное время. Инфракрасные дистанционные сигналы обычно чередуются между 50% ШИМ и выключением. Если в течение времени «50% ШИМ» один попеременно задействует два набора светодиодов, требуемый пиковый ток будет уменьшен вдвое. Одним из недостатков было бы то, что все, что видело свет только от одного светодиода, увидело бы несущую волну полной силы, но то, что увидело свет от обоих светодиодов, увидело бы несущую волну, сила которой была бы разницей в силе света двух светодиодов. , Этот фактор может быть уменьшен путем использования, например, сигнала 25% ШИМ и наличия двух наборов источников света в соседних четверть циклах. Это позволило бы использовать более высокие значения тока светодиодов, что компенсировало бы пониженную чувствительность приемников к не-50% ШИМ-волнам. Кроме того, устройство, которое видит свет от обоих светодиодов, увидит хороший 50% -й носитель.