4 개의 LED를 직렬로 켜는 동안 왜 LED 저항이 타나요?

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다음과 같이 한 쌍의 MOSFET을 사용하여 대형 7 세그먼트 LED 디스플레이 ( LDS-CD16RI ) 를 전환하는 회로를 만들려고했습니다 .

개략도

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

여기에서는 3.3V 논리 신호 (원 1로 표시)를 사용하여 24V를 전환하여 LED를 구동하려고합니다. 이 회로는 디스플레이의 각 세그먼트에 대해 반복된다.

각 LED의 일반적인 순방향 전압 (디스플레이의 각 세그먼트 내부에 직렬로 있음)은 6.8V이며 최대 정상 순방향 전류는 20mA이므로 LED를 통한 10mA 전류를 목표로했습니다. 공급 전압이 24V에 불과하기 때문에 실제로 LED에서 약 5.75V를 떨어 뜨려서 M2 및 R2에서 떨어지는 전압에 대한 헤드 룸을 제공 할 계획입니다.

사용하여 100Ω에서 전류 제한 저항 R2의 값에 도달했습니다.

R = \frac{V_{s} - V_{f}}{I} = \frac{24 - (5.75 * 4)}{0.01} = 100 Ω

$R = \frac{V_s - V_f}{I} = \frac{24 - (5.75*4)}{0.01} = 100Ω$

이 회로를 만들기 전에 다음과 같이 R2에 의해 소비되는 전력을 계산했습니다.

P = \frac{V^{2}}{R} = \frac{1^{2}}{100} = 0.01 W

$P = \frac{V^2}{R} = \frac{1^2}{100} = 0.01\mathrm{W}$

0.01W는 내가 사용한 스루 홀 저항기의 0.25W 한도 아래에서 안전하게 보였으므로이 회로를 구성하고 테스트했습니다.

긴 이야기를 짧게 줄이려면 : 세그먼트가 조명 된 직후 R2가 소실되었습니다. 이것은 다양한 디스플레이 세그먼트를 구동하는이 회로의 각 개별 인스턴스에 대해 발생했으며 단일 컴포넌트 장애가 아닌 설계 오류임을 나타냅니다.

내 계산 및 추가 분석에서 왜 이런 일이 발생했는지 이해할 수 없습니다. 내 작업을 확인하기 위해 R2의 전력이 실제로 6.84mW가 될 것을 제안하는 시뮬레이터에서 회로를 재구성했습니다.

계산이나 가정에서 어딘가에 오류가 있었지만 찾을 수 없었습니다. 문제가 저항기가 실제로 너무 많은 전력을 소비한다고 가정하면이 문제를 해결하기 위해 회로를 조정할 수 있습니까? R2가 여기에 빨간 청어입니까? 문제가 내 회로의 다른 곳에 있습니까? 내 접근 방식 자체에 결함이 있습니까?

led resistors 7segmentdisplay

— 마틴 앳킨스
소스

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100R 저항 및 24V 전원 공급 장치 레일로 실행할 때 각 LED의 실제 전압을 측정하십시오. 좋은 측정을 위해서는 저항 양단의 전압도 측정하십시오.

— Dwayne Reid

2

당신의 회로에 따르면, 당신은 M2의 게이트에 24V를 놓고 있습니다. 이것은 저항 질문에 대한 대답은 아니지만 일단 작동하면 M2를 태우고 싶지 않습니다! FQU13P06L에서 데이터를 빠르게 켤 수는 없지만 아마도 가지고 있습니다.

— Neil_UK

전력 계산이 시뮬레이션 결과와 일치하지 않아 PMOS M2의 전압 강하를 고려하지 않습니다. 포화 전압 강하는 무엇입니까?

— Anklon

2

두 번째 @DwayneReid. 멀티 미터는이 수수께끼를 아주 빨리 풀어야합니다.

— Daniel

M2의 게이트 전압에 대한 팁을 주셔서 감사합니다 ... 초기 작업에서 그 점을 발견하지 못했지만 지금 볼 수 있습니다. 이 문제를 조금 더 생각하면 문제를 바꿀 수 있도록 (아래 답변에 따라) 공급 전압을 줄여야한다고 생각하는 것에 대해 별도의 질문이있을 것으로 예상됩니다.

— Martin Atkins

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단일 LED의 경우 6.8 볼트가 엄청나게 높습니다. 6.8가 네 LED 모두의 숫자가 아닙니까? 그러면 LED 당 1.7 볼트가되므로 빨간색 LED에 더 적합합니다. 이는 현재 저항을 통해 172 밀리 암페어 (약 3 와트)를 추진하고 있음을 의미합니다.

이 경우 MosFET (M2)의 게이트가 손상되지 않도록 전원 공급 장치를 20 볼트 (어쩌면 12 볼트) 미만으로 낮추어야합니다.

— 표
소스

마크가 맞습니다. R2는 24V에서 10mA에 대해 약 1800ohm이어야합니다.

— winny

감사! 소수점이 두 자리 밖에 없기 때문에 이것이 LED 당 숫자라고 결론을 내 렸습니다. 따라서 4 개의 LED 모두에 해당되는 것은 아니라고 설명했지만 이것이 왜 그것이 올바른 결론이 아닌지에 대해 이해가됩니다.

— Martin Atkins

1

내 계산 및 재 계산을 위해 1.7V 순방향 전압에서 LED로 다시 시뮬레이션하고 실제로 시뮬레이션에서 ~ 2W가 R2에서도 소멸되고 있음을 확인했습니다.

— Martin Atkins

1

글쎄요, 8 개나 9 개 정도의 LED를 더 추가하세요. 그렇지 않으면 열로 낭비되는 전력을 사용하십시오.

— Passerby 2016 년

1

@Passerby 이유를 추가 하시겠습니까? 그가 100 개의 LED를 가지고 있고 한 번에 4 개의 LED를 구동 할 계획이라면, 더 많은 직렬로 작동해야한다. 그러나 그것이 사실이 아니기 때문에 이것은별로 도움이되지 않습니다. "오, 그들은 오늘 개밥을 나눠 주니까 개를 사야 해요"와 같습니다. :)

— Graham

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나는 당신의 문제를 참조하십시오. 회로는 단일 LED 세그먼트를 어떻게 구동하고 있는지 보여줍니다. (그러면 각 세그먼트마다 하나씩이 회로 중 7 개가 있다고 가정합니다.) 데이터 시트에는 세그먼트를 덮는 4 개의 LED가 직렬로 표시됩니다.

당신이 잘못한 곳은 LED 당 6.8V 순방향 전압 강하가 있다고 가정합니다. 이러한 빨간색 LED는 없습니다. 일반적으로 빨간색 LED는 약 1.6V-1.8V 순방향 전압 강하이며, 이는 물리의 특성이므로 실제로 변형 범위는 크지 않습니다. 이것은 직렬로 해당 세그먼트에있는 4 개의 LED 모두에 대해 6.8V 순방향 전압 강하가 있음을 알려줍니다 .

따라서 6.8V의 전압 강하와 24V의 전원 공급 장치로 100R에서 17.2V를 떨어 뜨립니다. Mark가 말했듯이 저항에서 172mA 및 2.96W의 전력 소비를 제공합니다. 0.25W 저항으로는 건강하지 않습니다.

실제로 0.25W 저항은 기본적으로 이러한 조건에서 퓨즈가되어 거의 즉시 소손됩니다. 그렇지 않은 경우, 디스플레이에 172mA를 넣으면 매우 빠르게 소모되며 7 세그먼트 대형 디스플레이는 저항보다 약간 비싸다. 고출력 저항을 사용했다면 왜 디스플레이가 아주 밝게 깜박 인 다음 영원히 검은 색으로 변했는지 궁금 할 것입니다.

— 그레이엄
소스

이 답변에 감사드립니다! Mark의 답변은 더 일찍 이루어졌지만 둘 다 큰 답변이었으며 둘 다 받아 들일 수 있기를 바랍니다. 이 경우 저항이 퓨즈로 작동했다는 설명은 여기서 일어난 일을 생각하는 데 도움이되었습니다.

— Martin Atkins

@MartinAtkins Fair 충분합니다. 마크가 먼저 나타났습니다. 가장자리에 좀 더 자세한 내용을 추가했습니다. :) 도움이되어 기쁘다.

— Graham

2

@MartinAtkins이 스레드가 아닌 SE에 대해 일반적으로 말하면 대답이 처음이므로 순수하게 받아 들여서는 안됩니다. SE에서 첫 번째 답변이 극도로 열악하고 종종 한 번 삭제되는 많은 스레드를 참조하십시오. 하나가 더 나은 귀하의 질문에 응답하는 것이 나중에 따라 오는 경우에, 당신은 할 수 - 아마 한다 - 당신의 허용 대답을 변경합니다.

— underscore_d

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잘못 했어요

데이터 시트의 순방향 전압은 개별 LED가 아닌 일련의 LED 용입니다.

따라서 LED에 걸쳐 전압 강하가 6.8V아닌 6.8V * 4또는5.xV *4

따라서 저항은 처리해야 17.2V하지 0..2V.

따라서 전류가 .17A흐르고 전력이 소실 ~4W됩니다.

— 디마 티 네크
소스

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이 답변은 다른 답변이 아직 찾지 못했다고 정확히 무엇을 추가합니까?

— Thomas Weller 2016 년

좋은 질문. 나는이 대답이 간결하고 정확하다고 생각합니다.

— Dima Tisnek

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전력 등급 (내부 저항) 및 LED (Vf)의 색상에 따라 100 옴 저항은 24-4xVf -4Ir ... Vf ~ 3V (흰색은 2V, 다른 색은 2V)의 모든 추가 전압을 견뎌야합니다. 대부분의 LED는 크리의 종류와 같은 전원 LED를 제외하고는 높은 저항을 가지고 있습니다. 저항이 12V를 유지하면 전력은 ~ v2 / r 1.5W 와트가됩니다 ... 더 많은 LED를 추가하십시오.

— 핑키
소스

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EE.SE에 오신 것을 환영합니다! 답변을 읽기가 매우 어렵고 질문에 효과적으로 대답하지 못하는 것 같습니다. 답변을 다시 포맷하고 질문에 정확하게 답변하도록하십시오.

— user2943160