为什么我的 LED 电阻在点亮四个串联的 LED 时会烧毁?

电器工程 引领 电阻器 7段显示
2022-01-20 19:28:26

我试图创建一个电路来使用一对 MOSFET 切换大型 7 段 LED 显示屏 ( LDS-CD16RI ),如下所示:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

在这里,我尝试使用 3.3V 逻辑信号(如圆圈 1 所示)来切换 24V 以驱动 LED。该电路对显示器的每个段重复。

每个 LED(在显示器的每一段内串联)的典型正向电压为 6.8V,它们的最大稳定正向电流为 20mA,因此我的目标是通过 LED 的电流为 10mA。由于我的电源电压只有 24V,我计划在 LED 上实际下降约 5.75V,以便为 M2 和 R2 上的电压下降留出一些空间。

我得出了 100Ω 限流电阻 R2 的值:$$ R = \frac{V_s - V_f}{I} = \frac{24 - (5.75*4)}{0.01} = 100Ω $$

在构建此电路之前,我计算了 R2 消耗的功率如下: $$ P = \frac{V^2}{R} = \frac{1^2}{100} = 0.01\mathrm{W} $$

0.01W 似乎安全地低于我使用的通孔电阻器的 0.25W 限制,因此我继续构建和测试该电路。

长话短说:R2 在一段被照亮后不久就烧毁了。该电路驱动各个显示段的每个单独实例都会出现这种情况,这表明这是一个设计错误,而不是单个组件故障。

从我的计算和进一步的分析来看,我还不明白为什么会发生这种情况。为了检查我的工作,我在模拟器中重新构建了电路,这表明 R2 的功率实际上是 6.84mW,这是我无法解释的结果,但无论如何比我上面计算的要小。

我希望我在计算或假设的某个地方犯了错误,但我一直无法找到它。假设问题是电阻器确实消耗了太多功率,我的电路可以调整来解决这个问题吗?R2 在这里是红鲱鱼吗?问题是否存在于我电路的其他地方?我的方法本身有缺陷吗?

4个回答

单个 LED 的 6.8 伏似乎非常高。您确定 6.8 不是所有四个 LED 的数字吗?这将使每个 LED 的电压为 1.7 伏,这对于红色 LED 来说更合理。这意味着您当前正在通过电阻器推动 172 毫安或近 3 瓦的电流。

如果是这种情况,您应该将电源电压降低到 20 伏以下(可能是 12 伏),以免损坏 MosFET (M2) 的栅极。

我看到了你的问题。您的电路显示了您如何驱动单个 LED 段。(我假设您有 7 个这样的电路,每个段一个。)数据表显示了 4 个串联的 LED,覆盖了该段。

你出错的地方是假设每个 LED 有 6.8V 的正向压降。 没有这样的红色 LED。 通常,红色 LED 的正向压降约为 1.6V-1.8V,这是所涉及的物理特性,因此没有太大的变化空间。这告诉我,该段中所有四个串联 LED 的正向电压降为 6.8V 。

因此,在 6.8V 电压降和 24V 电源的情况下,100R 的电压下降了 17.2V。正如 Mark 所说,这为您提供了 172mA 和 2.96W 的电阻器功耗。0.25W 电阻器不健康。

事实上,你很幸运,在这种情况下,0.25W 电阻器基本上会变成保险丝并几乎立即烧毁。如果没有,通过显示器输入 172mA 电流会很快烧掉它,而大型 7 段显示器将比电阻器贵很多。如果您使用了更高功率的电阻器,您会想知道为什么显示屏确实短暂地闪烁得非常明亮,然后就永远变黑了。

你理解错了。

数据表中的正向电压适用于LED 系列,而不适用于单个 LED。

因此,LED 上的电压降是6.8V和不是6.8V * 45.xV *4

因此电阻器必须处理17.2V而不是0..2V

因此电流.17A和功率耗散~4W

取决于 LED 的额定功率(内阻)和颜色(Vf),100 欧姆电阻器必须承受 24 - 4xVf -4Ir... Vf ~ 3V 为白色,2V 为其他颜色的所有额外电压。大多数 LED 具有高电阻,除了像 Cree 的那种功率 LED ......如果电阻保持 12 V,功率将是 ~ v2/r 1.5W 瓦特......添加更多的 LED 串。