ฉันมี 60 ไฟ LED ที่มาในแถบนำ ความยาวหนึ่งเมตรของแถบไฟ led ต้องการดังต่อไปนี้:

• 400 milliamps
• 12 โวลต์

ฉันต้องการควบคุม LED เหล่านี้ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ ฉันกำลังคิดที่จะใช้TIP120และ raspberryPi

raspberryPi GPIO ขาสามารถส่งออก 50 มิลลิแอมป์อย่างต่อเนื่อง (อัปเดต: นี่ไม่เป็นความจริงดูด้านล่าง)

ฉันเป็นผู้เริ่มต้นและฉันไม่แน่ใจว่าฉันทำอย่างถูกต้อง การคำนวณทั้งหมดของฉันนั้นอ้างอิงจากสิ่งที่ฉันอ่านในบล็อกนี้

คณิตศาสตร์

ฐานปัจจุบัน:

TIP120 มีกระแสไฟสะสม lc = 250 * lb ดังนั้นฉันต้องใช้กระแสไฟฟ้าพื้นฐาน 1.6 mA

(1.6mA * 250 = 400)

raspberryPi ไม่ควรมีปัญหากับ Base current

ตัวต้านทานฐาน:

ฉันต้องการตัวต้านทานต่ำพอที่จะให้แน่ใจว่าฐาน TIP120 ยังคงอิ่มตัว แต่ยังคงอยู่น้อยกว่า 50 mA เพื่อไม่ให้ราสเบอร์รี่มากเกินไป

ตามบล็อกที่ฉันพูดถึงฉันพบความต้านทานพื้นฐานโดยค้นหา Vbe (sat) ดูรูปที่ 2

โดย Vbe (sat) คือ 400 บนแกน x กระแสของตัวรวบรวมจะอยู่ที่ประมาณ 1.3 บนแกน y

หาก raspberryPi ส่งออก 3.3 โวลต์แสดงว่ามีแรงดันไฟฟ้าตกที่ 2 โวลต์
(3.3 - 1.3)

ดังนั้นตามการคำนวณของฉันฉันต้องการตัวต้านทานระหว่าง 4 และ 40 โอห์ม R = V / I
2 / (0.05 A) = 40 โอห์ม
2 / (0.50 A) = 4 โอห์ม
(อัปเดต: ไม่ถูกต้องดูด้านล่างของคำถาม)

ฉันยังคิดว่าตัวเองเป็นมือสมัครเล่นและฉันก็อยู่ในหัวของฉัน

• การคำนวณเหล่านี้มีลักษณะถูกต้องหรือไม่
• TIP120 จะใช้งานได้ไหม (ยินดีให้คำแนะนำอื่น ๆ )
• มีข้อควรพิจารณาอื่น ๆ อีกไหมที่ฉันควรพิจารณาถึงแผนผังของฉันด้วย?

ปรับปรุง

ตามที่ระบุไว้ในคำตอบฉันพิมพ์การจัดอันดับ milliamp ด้วยปัจจัย 10 ฉันควรจะกล่าวว่า:
2 / (0.005 A) = 400 Ohms
2 / (0.050 A) = 40 Ohms

อัปเดต 2

ดูเหมือนว่ามีความผิดปกติบางอย่างเกี่ยวกับพินสูงสุดในปัจจุบันที่ Raspberry Pi สามารถให้ได้ เพื่อความปลอดภัยฉันจะสมมติว่ามันคือ 8 mA

/raspberrypi/9298/what-is-the-maximum-current-the-gpio-pins-can-output

/raspberrypi/1130/what-is-the-nominal-gpio-pin-output-current

อัปเดต 3

Ada fruit เขียนบทความบล็อกที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับวิธีควบคุมแถบ LED ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ เธอแนะนำ STP16NF06 หรือ TIP120

https://learn.adafruit.com/rgb-led-strips/usage

คุณเกือบจะอยู่ที่นั่นสองสามสิ่ง:

การคำนวณตัวต้านทานพื้นฐานไม่ถูกต้อง - จำไว้ว่าคุณต้องการเพียง 1.6mA ตามการคำนวณของคุณ (กระแสของตัวสะสมแยกต่างหาก)
เมื่อดูที่แผ่นข้อมูลการได้รับขั้นต่ำคือ 1,000 และแรงดันอิมิเตอร์พื้นฐานสูงสุดคือ 2.5V ซึ่งหมายความว่าเราจำเป็นต้องปรับการคำนวณ 1.6mA จะทำสำหรับกระแสไฟฟ้าพื้นฐาน (ดีเสมอที่จะมีสวิตช์เสริมเป็นอัตราขยายเสมอ ลดลงที่ความอิ่มตัว) แต่เราจำเป็นต้องใช้ 2.5V มากกว่า 1.3V สำหรับกรณีที่เลวร้ายที่สุด (ควรใช้ตัวพิมพ์เล็ก / ค่าสูงสุดที่แย่ที่สุดในการออกแบบแม้ว่าจะดูที่กราฟดูเหมือนว่า Vbe พิเศษไม่น่าจะเกิดขึ้นในปัจจุบัน ระหว่างตัวเลขทั้งสองด้านล่างนี้ควรเป็นไร):

ดังนั้น:

(3.3V - 2.5V) / 1.4mA = 570Ω

หรือ

(3.3V - 1.5V) / 1.4mA = ~ 1.2kΩ

สิ่งนี้ควรใช้งานได้ดี แต่ไม่ใช่วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการทำสิ่งต่างๆ - การกระจายตัวของทรานซิสเตอร์จะมีอย่างน้อย 0.4A * Vce (sat) ซึ่งประมาณ 0.4A * 0.75V = 0.3W รวมทั้ง R-pi ของคุณต้องการอย่างน้อย สองสาม mA หรือมากกว่านั้นที่จะขับมัน
มอสเฟตระดับตรรกะที่ทันสมัยสามารถมีขนาดเล็กลงมากขับเคลื่อนด้วย (เกือบ) ไม่มีกระแสไฟฟ้า) และแทบไม่มีการกระจาย นี่คือตัวอย่างส่วนFDC637BNZที่สุ่มเลือกจากหลักพันที่ Farnell:

0.5A คือ 500 Milliamps ... คุณจะระเบิด Pi ของคุณ 0.05 คือ 50 มิลลิแอมป์ นั่นคือขีด จำกัด สูง ไม่จำเป็นต้องไปเพื่อที่ คุณต้องการ 1.6mA เพียงเท่านี้ ควายมันขึ้นมาซักหน่อยพูดได้ดีถึง 5mA 3.3 - 1.3 = 2v ตัวต้านทานจำเป็นต้องลดลง 2v / 0.005A (5mA) = 400Ω ปัดเศษขึ้นเป็นขนาดใหญ่ที่สุดถัดไปขนาด470Ωคุณจะได้ฐาน ~ 4mA

ข้อผิดพลาดทางคณิตศาสตร์นั้นกัน TIP120 ใช้งานได้ดีสำหรับเรื่องนี้แม้ว่าจะมีค่าใช้จ่ายมากเกินไปสำหรับ 400mA ที่แถบนำจะใช้ มันเป็นคู่ดาร์ลิงตันสำหรับการคูณสูงในปัจจุบัน BJT ทรานซิสเตอร์ธรรมดาทั่วไปเช่น PN2222 (1 แอมป์ในแพ็คเกจ To-92 มาตรฐาน) จะมีมากเกินพอ หรือคุณสามารถแบ่งแถบเป็นสองหรือสามและใช้ 2n3904 (100 ~ 200mA) สองสามอันและแฟลชในส่วนต่าง ๆ แตกต่างกัน (แน่นอนว่าคุณจะต้องมีจำนวน gpio เท่ากันยกเว้นว่าคุณต้องการขับทั้งหมดจาก GPIO เดียว ทำงานได้เหมือนกัน Parallel Transistor แต่ละตัวมีตัวต้านทานพื้นฐานของตัวเองขับส่วนเล็ก ๆ ของแถบ LED จะเป็นวิธีที่ดีในการจัดการกับทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กถ้าคุณไม่สามารถรับตัวที่ใหญ่กว่าได้)

และแผนผังของคุณดีพอสำหรับการจำลอง แถบไฟ LED สีเดียวไม่ใช่วงจรที่ซับซ้อนมากที่จะใช้งานได้ดังนั้นจึงไม่มีวิธีที่จะปรับปรุงมันนอกเหนือจากการใช้ชิ้นส่วนที่ถูกต้องแทนที่จะเป็นตัวยึดแบบทั่วไป