为什么红外遥控电路会为每个 LED 使用一对电阻器/晶体管?

电器工程 引领 晶体管 红外线的 遥控
2022-01-13 04:07:30

我已经为一个遥控器做了一些逆向工程工作......很烂。我正在用我自己的设计替换它,但是虽然我在界面上有所改进,但我的系统的范围和视角很糟糕。我想尽快完成这个……我,呃,在尝试调试我自己的遥控器时炸了我原来的遥控器。=]

所以,就像任何优秀的极客一样,我想我应该借鉴别人的成功经验,然后拿出 TV B Gone 的电路图:

TV B Gone Circuit

我的问题是,为什么每个 LED 都有一个电阻器和晶体管,而不是串联 LED 并用单个晶体管控制它们,而后者又由通过单个电阻器进入的 arduino 引脚控制?

我对实现相同的方式毫不犹豫(坦率地说,我很想使用大约 32 个 LED、电阻器和晶体管,只是为了它的地狱,)但我想了解为什么这样做。

3个回答

IR LED 的正向电压远低于可见光 LED,通常约为 1.3 V,但如果您通过它们推动真正的高电流,例如 > 100 mA,则会上升。似乎没有理由不能将它们中的两个串联起来,特别是如果您的 Vcc 为 5 V。如果您的 Vcc 来自一对 AA 电池,那么两个 LED 的电压降 + 晶体管的饱和电压可能会接近 Vcc,这可能会限制输出电流。

驱动四个 LED 的两个输出是为了避免微控制器的输出过载。或者更好的是,应该避免超载。一个 120 Ω 的电阻器意味着每个晶体管 35 mA 的基极电流,这对于 AVR 来说已经太多了,更不用说它现在要消耗的 70 mA 了。

2N3904 也不是一个好的晶体管:它的额定电流仅为 100 mA,低 hFE 需要高基极电流。BC337-40在 100 mA 集电极电流的 hFE 最小为 250,那么 5 mA 基极电流应该足以驱动它。一个 820 Ω 的基极电阻将允许您从 1 个引脚驱动所有四个电阻。BC817 的额定电流也为 500 mA。

或者,您可以使用 FET 来驱动 LED。PMV20XN可以处理数安培电流,导通电阻仅为 25 mΩ,因此几乎不会消耗任何功率。1.5 V 栅极电压足以满足 2.5 A。

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关于电流限制的说明。通常我们会有一个与 LED 串联的电阻器,但是如果您查看商用遥控器的示意图,该电阻器通常会丢失,因为它们依靠电池的内部电阻来实现这一点,然后他们会保存另一个每个遥控器 0.001 美元。

如果您从主电源电压调节器供电,这不是一个好主意。限制电流,但水平过高,如果它不立即破坏 LED,则会严重限制其使用寿命。所以推荐使用一个小的串联电阻。在 5 V 电源和 2 个串联的 LED 下,电压降约为 2.9 - 3.0 V,因此对于 100 mA,您需要一个 30 Ω 电阻。峰值功率为 300 mW,但在 50 % 占空比下,平均功率仅为 150 mW,则 1/4 W 电阻器即可。

串联 LED 意味着您需要更高的电压来驱动它们。如果 LED 特性没有很好地匹配,或者如果您的晶体管无法同时处理所有 LED 的电流,则将它们并联可能会导致问题。

他们可能使用了多个微控制器引脚来获得灵活性——例如,该设备现在可以选择点亮更少的 LED,从而节省电池电量。

在我看来,电路期望 3904 将流过它们的电流量限制在 LED 的正确量。由于使用晶体管而不是电阻器来限制电流,并且每个并联的 LED(或 LED 串)都需要自己的限流装置,这意味着每个 LED 使用单独的晶体管。我不认为我会那样设计电路,因为它对 3904 的 beta 敏感,并且晶体管 beta 特性通常没有非常严格地指定。尽管如此,该电路确实具有电流对 VDD 不太敏感的优点,而不是简单地使用硬开关晶体管,然后为 LED 串联电阻。

至于使用两个处理器引脚来控制两个单独的 LED,我的猜测是,如果 LED 指向不同的方向,控制器可能会在不同的时间激活它们。红外遥控信号通常在 50% PWM 和关闭之间交替。如果在“50% PWM”时间内交替驱动两组 LED,所需的峰值电流将减半。一个缺点是任何只看到一个 LED 的光的东西都会看到一个全强度的载波,但是看到两个 LED 的一些光的东西会看到一个载波,其强度是两个 LED 光强度的差异. 这个因素可以通过使用例如 25% 的 PWM 信号并让两组灯在相邻的四分之一周期运行来减轻。这将允许使用更高的 LED 电流,这将抵消接收器对非 50% PWM 波的灵敏度降低。此外,一个同时看到两个 LED 光的设备会看到一个不错的 50% 载波。