Dlaczego mój rezystor LED płonął podczas zapalania czterech diod LED szeregowo?

Próbowałem utworzyć obwód do przełączania dużego 7-segmentowego wyświetlacza LED ( LDS-CD16RI ) za pomocą pary tranzystorów MOSFET w następujący sposób:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Tutaj próbuję użyć sygnału logicznego 3,3 V (zilustrowanego jako kółko 1) do przełączenia napięcia 24 V w celu sterowania diodami LED. Ten obwód powtarza się dla każdego segmentu wyświetlacza.

Typowe napięcie przewodzenia każdej z diod LED (które są szeregowo wewnątrz każdego segmentu wyświetlacza) wynosi 6,8 V, a ich maksymalny stały prąd przewodzenia wynosi 20 mA, więc dążyłem do 10 mA prądu przez diody LED. Ponieważ moje napięcie zasilania wynosi tylko 24 V, planowałem faktycznie obniżyć około 5,75 V na diody LED, aby dać mi trochę miejsca na spadek napięcia na M2 i R2.

Do wartości rezystora ograniczającego prąd R2 doszedłem przy 100 Ω, używając:

Przed zbudowaniem tego obwodu obliczałem moc rozpraszaną przez R2 w następujący sposób:

0,01 W wydawało się bezpiecznie poniżej limitu 0,25 W zastosowanych rezystorów przelotowych, więc przystąpiłem do budowy i testowania tego obwodu.

Krótko mówiąc: R2 spłonął wkrótce po oświetleniu segmentu. Wystąpiło to dla każdego z osobnych wystąpień tego obwodu napędzającego różne segmenty wyświetlacza, co sugeruje, że był to błąd projektowy, a nie uszkodzenie pojedynczego elementu.

Z moich obliczeń i dalszej analizy nie mogę jeszcze zrozumieć, dlaczego tak się stało. Aby sprawdzić swoją pracę, zrekonstruowałem obwód w symulatorze, który zasugerował, że moc z R2 w rzeczywistości wynosiłaby 6,84 mW, co jest wynikiem, którego nie potrafię wyjaśnić, ale w każdym razie jest on mniejszy niż to, co obliczyłem powyżej.

Oczekuję, że popełniłem błąd w moich obliczeniach lub założeniach, ale nie byłem w stanie go zlokalizować. Zakładając, że problem polega na tym, że rezystor rzeczywiście rozprasza zbyt dużą moc, czy mój obwód można dostosować do rozwiązania tego problemu? Czy R2 jest tu czerwonym śledziem i problem występuje gdzie indziej w moim obwodzie? Czy moje podejście jest wadliwe?

6,8 woltów wydaje się strasznie wysokie jak na pojedynczą diodę LED. Czy jesteś pewien, że 6,8 nie jest liczbą dla wszystkich czterech diod LED? To sprawiłoby, że wynosiłaby 1,7 V na diodę LED, co jest bardziej rozsądne w przypadku czerwonej diody LED. Oznaczałoby to, że obecnie przepychasz przez opornik 172 miliamper, czyli prawie 3 waty.

W takim przypadku należy obniżyć zasilanie do mniej niż 20 woltów (być może 12 woltów), aby nie zniszczyć bramki swojego MosFET (M2).

Widzę twój problem. Twój obwód pokazuje, jak prowadzisz pojedynczy segment LED. (Zakładam, że masz wtedy 7 takich obwodów, po jednym dla każdego segmentu.) Karta danych pokazuje 4 diody LED połączone szeregowo, obejmujące segment.

Tam, gdzie popełniłeś błąd, zakładasz, że na diodę spadnie napięcie o 6,8 V. Nie ma takiej czerwonej diody LED. Zazwyczaj czerwona dioda LED będzie miała spadek napięcia przewodzenia o wartości około 1,6 V-1,8 V, co jest cechą związaną z fizyką, więc nie ma tak naprawdę dużego zróżnicowania. To mówi mi, że masz spadek napięcia przewodzenia o 6,8 V dla wszystkich czterech diod LED w tym segmencie w szeregu .

Tak więc przy spadku napięcia o 6,8 V i zasilaniu 24 V, spadasz o 17,2 V na 100R. Jak mówi Mark, daje to 172mA i rozproszenie mocy 2,96W na rezystorze. Niewłaściwe dla rezystora 0,25 W.

W rzeczywistości masz szczęście, że opornik 0,25 W w zasadzie staje się bezpiecznikiem w tych warunkach i niemal natychmiast się przepala. Gdyby nie to, przepuszczenie 172mA przez wyświetlacz wypaliłoby to dość szybko, a duży 7-segmentowy wyświetlacz będzie znacznie droższy niż rezystor. Jeśli użyjesz rezystora o większej mocy, zastanawiasz się, dlaczego wyświetlacz na krótko błysnął bardzo jasno, a potem na zawsze stał się czarny.

Źle to zrozumiałeś.

Napięcie przewodzenia w arkuszu danych dotyczy serii diod LED , a nie pojedynczych diod LED.

Tak więc spadek napięcia na diodach LED jest 6.8Vi nie ma 6.8V * 4lub5.xV *4

Tak więc rezystor musi sobie radzić 17.2Vi nie 0..2V.

Tak więc prąd jest .17Arozpraszany ~4W.

zależy od mocy znamionowej (rezystancja wewnętrzna) i koloru diody LED (Vf), rezystor 100 omów musi wytrzymać całe dodatkowe napięcie 24 - 4xVf -4Ir ... Vf ~ 3V dla bieli, 2V dla innego koloru. Większość diod LED ma wysoką rezystancję, z wyjątkiem diod LED mocy, takich jak Cree ... Jeśli rezystor ma napięcie 12 V, moc będzie wynosić ~ v2 / r 1,5 W wat ... dodaj więcej ciąg diod LED.