Tại sao điện trở LED của tôi bị cháy trong khi chiếu sáng bốn đèn LED nối tiếp?

Tôi đã cố gắng tạo một mạch để chuyển đổi màn hình LED 7 đoạn lớn ( LDS-CD16RI ) bằng cách sử dụng một cặp MOSFET, như sau:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Ở đây tôi đang cố gắng sử dụng tín hiệu logic 3,3V (được minh họa là 1 được khoanh tròn) để chuyển đổi 24V để điều khiển đèn LED. Mạch này được lặp lại cho từng phân đoạn của màn hình.

Điện áp chuyển tiếp điển hình của mỗi đèn LED (nằm trong chuỗi bên trong mỗi phân đoạn của màn hình) là 6,8V và dòng chuyển tiếp ổn định tối đa của chúng là 20mA, vì vậy tôi nhắm đến dòng 10mA thông qua đèn LED. Vì điện áp cung cấp của tôi chỉ có 24 V, tôi dự định thực sự giảm khoảng 5,75V trên các đèn LED để cung cấp cho tôi một khoảng trống cho điện áp rơi trên M2 và R2.

Tôi đã đạt được giá trị cho điện trở giới hạn hiện tại R2 ở mức 100Ω bằng cách sử dụng:

Trước khi xây dựng mạch này, tôi đã tính công suất tiêu tán bởi R2 như sau:

0,01W dường như an toàn dưới giới hạn 0,25W của điện trở xuyên lỗ tôi đã sử dụng, vì vậy tôi đã tiến hành xây dựng và thử nghiệm mạch này.

Để cắt ngắn một câu chuyện dài: R2 bị đốt cháy ngay sau khi một đoạn được chiếu sáng. Điều này xảy ra cho từng trường hợp riêng biệt của mạch này điều khiển các phân đoạn hiển thị khác nhau, cho thấy rằng đó là lỗi thiết kế thay vì lỗi một thành phần.

Từ tính toán của tôi và phân tích sâu hơn, tôi chưa thể hiểu tại sao điều này xảy ra. Để kiểm tra công việc của mình, tôi đã xây dựng lại mạch trong một trình giả lập gợi ý rằng công suất từ ​​R2 trên thực tế sẽ là 6,84mW, đây là kết quả tôi không thể giải thích nhưng trong mọi trường hợp nhỏ hơn những gì tôi đã tính ở trên.

Tôi hy vọng tôi đã mắc lỗi ở đâu đó trong tính toán hoặc giả định của mình, nhưng tôi không thể xác định được. Giả sử vấn đề là điện trở thực sự tiêu tán quá nhiều năng lượng, mạch của tôi có thể được điều chỉnh để giải quyết vấn đề này không? R2 có phải là cá trích đỏ ở đây không và vấn đề tồn tại ở đâu đó trong mạch của tôi? Là cách tiếp cận của tôi là thiếu sót?

6,8 volt dường như cực kỳ cao cho một đèn LED. Bạn có chắc chắn rằng 6.8 không phải là con số cho cả bốn đèn LED? Điều đó sẽ làm cho nó 1,7 volt mỗi đèn LED, hợp lý hơn cho đèn LED màu đỏ. Và điều đó có nghĩa là bạn hiện đang đẩy 172 milliamp, hoặc gần 3 watt qua điện trở của bạn.

Nếu đó là trường hợp, bạn nên hạ mức cung cấp điện xuống dưới 20 volt (có thể là 12 volt) để tránh phá hủy cổng MosFET (M2) của bạn.

Tôi thấy vấn đề của bạn. Mạch của bạn cho thấy cách bạn đang lái một đoạn LED duy nhất. (Tôi đoán bạn sau đó có 7 trong số các mạch này, một mạch cho mỗi phân đoạn.) Bảng dữ liệu hiển thị 4 đèn LED nối tiếp, bao trùm phân đoạn.

Trường hợp bạn đã sai là giả sử có điện áp chuyển tiếp 6.8V trên mỗi đèn LED. Không có đèn LED màu đỏ như vậy. Thông thường, đèn LED màu đỏ sẽ giảm điện áp chuyển tiếp khoảng 1.6V-1.8V và đó là một đặc điểm của vật lý liên quan nên không thực sự có nhiều phạm vi để thay đổi. Điều này cho tôi biết rằng bạn có giảm điện áp chuyển tiếp 6.8V cho cả bốn đèn LED trong phân khúc đó .

Vì vậy, với việc giảm điện áp 6,8V và nguồn cung cấp 24V, bạn đang giảm 17,2V trên 100R. Như Mark nói, điều này mang lại cho bạn công suất tiêu tán 172mA và 2.96W trên điện trở. Không khỏe cho điện trở 0,25W.

Trong thực tế, bạn thật may mắn khi điện trở 0,25W về cơ bản trở thành cầu chì trong những điều kiện đó và bị cháy gần như ngay lập tức. Nếu không, việc đặt 172mA qua màn hình sẽ đốt cháy khá nhanh và màn hình 7 đoạn lớn sẽ đắt hơn một chút so với điện trở. Nếu bạn đã sử dụng một điện trở có công suất cao hơn, bạn sẽ tự hỏi tại sao màn hình lại nhấp nháy rất nhanh và sau đó biến thành màu đen mãi mãi.

Bạn đã hiểu sai.

Điện áp chuyển tiếp trong biểu dữ liệu dành cho loạt đèn LED , không phải cho đèn LED riêng lẻ.

Do đó điện áp giảm trên đèn LED là 6.8Vvà không 6.8V * 4hoặc5.xV *4

Do đó điện trở phải đối phó 17.2Vvà không 0..2V.

Do đó, hiện tại .17Avà sức mạnh tiêu tan ~4W.

phụ thuộc vào định mức công suất (điện trở trong) và màu sắc của đèn led (Vf), điện trở 100 ohm phải chịu toàn bộ điện áp thêm 24 - 4xVf -4Ir ... Vf ~ 3V cho màu trắng, 2V cho màu khác. Hầu hết các đèn LED đều có điện trở cao ngoại trừ đèn LED công suất như các loại từ Cree ... Nếu Điện trở giữ 12 V, công suất sẽ là ~ v2 / r 1,5W watt ... thêm nhiều chuỗi đèn LED.