Pourquoi un circuit à distance IR utiliserait-il une paire résistance / transistor pour chaque LED?

J'ai fait un travail d'ingénierie inverse sur le protocole pour une télécommande qui ... craint. Je le remplace par un de mes propres designs, mais même si j'ai amélioré l'interface, la portée et l'angle de vue de mon système sont terribles. Je voudrais terminer ceci dès que possible ... J'ai, euh, frit ma télécommande d'origine tout en essayant de déboguer la mienne. =]

Donc, comme tout bon geek, j'ai pensé emprunter aux succès de quelqu'un d'autre et j'ai tiré le schéma de circuit de la TV B Gone:

Ma question est, pourquoi avoir une résistance et un transistor pour chaque LED, au lieu de chaîner les LED en série et de les contrôler avec un seul transistor qui est contrôlé, à son tour, par la broche Arduino entrant à travers une seule résistance?

Je n'ai aucun scrupule à implémenter de la même manière (franchement, je suis tenté d'utiliser environ 32 LED, résistances et transistors juste pour l'enfer,) mais j'aimerais comprendre pourquoi cela a été fait de cette façon.

La tension directe pour une LED IR est beaucoup plus faible que pour une LED à lumière visible, généralement autour de 1,3 V, mais elle augmente si vous poussez de vrais courants élevés à travers eux, comme> 100 mA. Il ne semble pas y avoir de raison pour que vous ne puissiez pas placer deux d'entre eux en série, surtout si votre Vcc serait de 5 V. Si votre Vcc provient d'une paire de piles AA, la chute de tension de deux LED + la tension de saturation du transistor peut se rapprocher de Vcc et cela pourrait limiter le courant de sortie.

Les deux sorties pour piloter les quatre LED sont destinées à éviter de surcharger la sortie du microcontrôleur. Ou mieux, devrait éviter la surcharge. Une résistance de 120 Ω signifie un courant de base de 35 mA par transistor, et c'est déjà trop pour l'AVR, sans parler des 70 mA qu'il va tirer maintenant.

Le 2N3904 n'est pas non plus un bon transistor pour cela: il n'est évalué qu'à 100 mA et le faible hFE nécessite le courant de base élevé. Un BC337-40 a un hFE d'au moins 250 à un courant de collecteur de 100 mA, alors un courant de base de 5 mA devrait être suffisant pour le piloter. Une résistance de base de 820 Ω vous permettra de piloter les quatre résistances à partir d'une seule broche. Le BC817 est également évalué à 500 mA.

Alternativement, vous pouvez utiliser un FET pour piloter les LED. Un PMV20XN peut gérer plusieurs ampères et a une résistance à l'état passant de seulement 25 mΩ, il ne dissipe donc pratiquement aucune puissance. Une tension de grille de 1,5 V est suffisante pour 2,5 A.

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Une note sur la limitation de courant. Habituellement, nous aurons une résistance en série avec la LED pour cela, mais si vous regardez le schéma d'une télécommande commerciale, cette résistance manque souvent, car ils comptent sur la résistance interne des batteries pour cela, puis ils en économisent une autre 0,001 dollar par télécommande.

Ce n'est pas une bonne idée si vous alimentez à partir d'un régulateur de tension secteur. Cela va limiter le courant, mais à un niveau trop élevé, et si elle ne détruit pas la LED immédiatement limitera fortement sa durée de vie. Une petite résistance série est donc recommandée. Avec une alimentation de 5 V et 2 LED en série, vous aurez une chute de tension d'environ 2,9 à 3,0 V, donc pour 100 mA, vous avez besoin d'une résistance de 30 Ω. La puissance de crête sera de 300 mW, mais à un rapport cyclique de 50%, la puissance moyenne n'est que de 150 mW, alors une résistance de 1/4 W fera l'affaire.

Le chaînage des LED en série signifie que vous avez besoin d'une alimentation en tension plus élevée pour les piloter toutes. Et les mettre en parallèle peut entraîner des problèmes si les caractéristiques des LED ne sont pas bien adaptées, ou si votre transistor ne peut pas gérer le courant de toutes les LED à la fois.

Ils peuvent avoir utilisé plusieurs broches de microcontrôleur pour plus de flexibilité - par exemple, cet appareil a désormais la possibilité d'allumer moins de LED et donc d'économiser la batterie.

Il me semble que le circuit s'attend à ce que les 3904 limitent la quantité de courant qui les traverse à la bonne quantité pour la LED. Étant donné que le transistor plutôt qu'une résistance est utilisé pour limiter le courant et que chaque LED câblée en parallèle (ou chaîne de LED) nécessite son propre dispositif de limitation de courant, cela implique l'utilisation d'un transistor séparé pour chaque LED. Je ne pense pas que je concevrais un circuit de cette façon, car il est sensible à la bêta des 3904 et les caractéristiques bêta des transistors ne sont normalement pas spécifiées de manière très précise. Pourtant, le circuit a l'avantage que le courant est un peu moins sensible aux VDD qu'il ne le serait s'il utilisait simplement un transistor à commutation dure puis des résistances série pour les LED.

Quant à l'utilisation de deux broches de processeur pour contrôler deux LED distinctes, je suppose que si les LED sont dirigées dans des directions sensiblement différentes, le contrôleur pourrait les activer à des moments différents. Les signaux infrarouges à distance alternent généralement entre 50% PWM et désactivé. Si pendant le temps "50% PWM" on pilote deux jeux de LED alternativement, le courant de crête requis serait réduit de moitié. Le seul inconvénient serait que tout ce qui ne voit que la lumière d'une LED verrait une onde porteuse pleine puissance, mais quelque chose qui a vu de la lumière des deux LED verrait une onde porteuse dont la force était la différence de force de la lumière des deux LED . Ce facteur pourrait être atténué en utilisant, par exemple, un signal PWM de 25% et en faisant fonctionner les deux jeux de lumières sur des quarts de cycle adjacents. Cela permettrait d'utiliser des courants LED plus élevés, ce qui compenserait la sensibilité réduite des récepteurs aux ondes PWM non 50%. De plus, un appareil qui a vu la lumière des deux LED verrait une belle porteuse à 50%.