Led sürme ve kontrol etme yöntemleri

Tek transistörlü sabit akımlı sürücü devresi:

[divider]

---

Transistörler hakkında daha önce çok yazımız oldu. Bu yazıları okumanızı tavsiye ederim. Yakında daha ayrıntılı bir transistör konusu hazırlamayı düşünüyorum.

Burak’ın yazdığı; “transstörler ” konusunu ve  benim yazdığım ” Transistörler nası kullanılır?” konularına göz atınız.  Ayrıca bakınız: Transistör devreleri

 

 

Transistörde VB gerilimini bulmak için, gerilim bölücü R1 ve R2 dirençlerinin değerlerini bilmemiz gerekir:

V_B = V_DD x R2 / ( R1 + R2 )

Emiter gerilimini bulmak için aşağıdaki formülü kullanırız. V_BE gerilimi  silikon transistörler için 0,7 V olarak hesaplanır.

V_E = V_B – V_BE

Emiter akımı OHM kanunundan aşağıdaki gibi hesaplanır:

I_E = V_E / R_E

Sonuçta IE akımı ile Ic akımının eşit olduğu düşünülerek analiz tamamlanır. Led üzerinden geçen akım, aşağıdaki gibi hesaplanır:

I_C = I_E = V_E / R_E = ( V_B – V_BE ) / R_E

 

Devre analizi: Bu devre düşük güç uygulamalarında düzgün çalışır. Fakat akım arttıkça problemler çıkacaktır. Herşeyden önce,   R_E direnci aşırı güç kaybını engellemek için doğru seçilmelidir. Bu direnç üzerinde meydana gelen güç kaybı şu şekilde hesaplanır:

P_RE = I²_C x R_E

Direnç değerleri küçük seçilmelidir. 1-220 Ohm aralığında seçilebilir. Fakat bu da beraberinde başka bir problemi getirir. Transistörler sıcaklığa duyarlı malzemelerdir. I_C  akımı sıcaklık ile birlikte artacaktır.  R_E küçük bir denge sağlar fakat bu dengeleme yeterli olmaz genelde. Başka bir sorun ise, transistörde meydana gelen güç kaybıdır. Kirşof kanunundan  V_CE gerilimini hesaplayabiliriz:

V_CE = V_DD – V_{F_LED} – V_E

Şimdi transistörün güç kaybını bulalım:

P_T = V_CE x I_C

Son olarak transsitörün akım analizini yapalım. Transistörde AC gerilim kullanılmadığından, sadece DC gerilimde analiz yapalım. Beyzden geçecek akım, ledi beslemek için yeterli büyüklükte olmalıdır. Transistörün kataloğunda olan hfe değerine göre,  led için gereken IC akımına göre, olması gereken en düşük beyz akımı aşağıdaki gibidir:

I_{B_Min} = IC / h_{fe_min}

Gerilim bölücü akımı ise aşağıdaki formülden bulunur:

I_VD = Vdd / (R1+R2)

Eğer I_{B_Min} < 0.01 x I_VD ise devre düzgün çalışacaktır.

 

Örnek:

 

3.3 Volt ve 20 mA ile ledi kontrol ettiğimizi varsayalım. Güç kaynağı olarak da 12V DC kullanıyoruz. Öncelikle RE direnci için bir tahmini değer belirleyeceğiz. Tecrübelerime dayanarak R_E = 47 Ohm olarak seçiyorum. Bu direncin üzerindeki kayıp:

P_RE = I²_C x R_E => P_RE = 0.02² x 47 = 18.8mW

1/4W dirençler bu uygulama için hayli hayli yeterli. I_C akımını 20 mA olarak ayarlamak için V_E  şöyle olmalı:

V_B = I_C x R_E => V_B = 20mA x 47 Ohm => V_B = 940 mV

Beyz gerilimi ise ;  0.94 + 0.7 = 1.64 Volt. Bazı online gerilim bölücü araçlarını kullanarak R1=9.47 KOhm ve R2 = 1 KOhm. olarak alınabilir. Örnek bir gerilim bölücü aracı için linke tıklayınız. 

2N2222 transistörünü kullandığımızı varsayalım. hfe = 100 olarak alalım. Minimum  I_B 20 mA /100 = 0,2 mA  olmalıdır. Gerilim bölücüden geçen akım;

I_VD = 12/(9470+1000) = 1.14 mA. Beyz akımı en az 10 kat daha küçüktür.

0.2 x 10 < 1.14 => 2 < 1.14 gördüğünüz gibi yanlış. O zaman R1 ve R2 değerlerini değiştireceğiz demektir.  Aradaki oran 10 dan farklı olsun;

R1 = 4735 Ohm
R2 = 750 Ohm
I_VD = 12 / 1150 = 2.188 mA

2 < 2.188 olduğundan seçimlerimiz doğrudur. En yakın değer olarak R1=4.7K ve R2=680 Ohm olarak alabiliriz.

Bu devre 19.8 mAmper değerinde regüleli akım sağlıyor. LED üzerine düşen gerilim ise 3.2 Volt. Yerine başka bir led kullanılsa, akım aynı olacak ama gerilim değişebilir.

 

Şimdi transistör üzerindeki güç kayıp faktörünün max. değeri aşıp aşmadığına bakalım (500mW). Önce V_CE hesaplayalım:

V_CE = V_DD – V_{f_LED} – V_E = 12 – 3.2 – 0.94 = 7.86 Volt

P_T = V_CE x I_C = 7.86 x 0.0198 = 155.6 mW

O halde bu transistörden yanık kokusu gelmeyecek demektir.  RE ise ;

P_RE = I²_C x R_E = 0.0198² x 47 = 18.4mW

 

 

AVANTAJLARI:

• Basit bir öndirenç devresinden daha yüksek güçlerde kullanılabilir. Katalog değerleri ve soğutma şartları önemli.
• Hala ucuz ve basit
• LED gerilimine bağlı olmaksızın, led akımı regüleli.

DEZAVANTAJLARI:

• Transistör üzerindeki kayıplar yüzünden verimsiz bir devre.
• Stabıl bir devre değil.  Kaynak gerilimindeki küçük bir gerilim, led akımının daha çok değişmesine neden olur.
• Transistör sıcaklığındaki değişimler, çıkış akımlarını değiştirebilir.

[box type=”warning” align=”aligncenter” width=”640″ ]SONRAKİ SAYFAYA AŞAĞIDAN GEÇEBİLİRSİNİZ.[/box]