赤外線LEDを駆動するトランジスタ回路の抵抗値

質問

この図
http://amahime.main.jp/sekigaisen/sousin.jpg
のような回路を想定しています。
トラジスタは
http://akizukidenshi.com/download/2sc2712-y.pdf
を使います。
赤外線LEDは
http://akizukidenshi.com/download/ds/optosupply/OSI5LA5113A.pdf
を使います。
コレクタ電流IC=150mAとします。
電源は5Vとします。
データ・シートから赤外線LEDの順電圧は1.35Vとします。
トランジスタのデータ・シートのグラフを見て以下のように考えました。
１．hFE-IC グラフからコレクタ電流IC=150mAなら増幅率は150倍
２．VBE(sat)-ICグラフからIC=150mAならVBE=1V
３．１．からベース電流IB=1mA、２．からベース・エミッタ間電圧VBE=1Vなので、ベースに接続する抵抗の値RB=1/0.001=1kΩ
４．２．と赤外線LEDの順電圧は1.35Vであることから、コレクタに接続する抵抗RC=(5-1.35-1)/0.150=17.7Ω
以上のように抵抗値を決めましたが正しいでしょうか？
間違えがあればご指摘ください。

回答No.5

mink6137

■PICからNPNベースまでの径路の「オープン故障」対策として、
NPNのベース・エミッタ間にプルダウン抵抗を付加することをお勧めします。

■バイポーラトランジスタのスイッチングでは蓄積時間(ts)の問題が避けられないので
３Vで駆動出来るMOSの方が設計の手間、出来上がり性能ともに良いと思います。

お礼

ありがとうございます。
プルダウン抵抗の件、参考にさせていただきます。
トランジスタは手持ちを使いますので、次の購入時には検討してみます。

回答No.4

tadys

トランジスタを飽和領域で使用することになるので通常のhFEは使用できません。
ベースにどれだけ流すかはVce‐Icのグラフから決めます。
このグラフからIC=160mAのとき、Ib=6mAでVce=0.6、Ib=5mAでVce=1Vになる事が分かります。
Vce=1Vを設定した場合、温度でVceが変化する可能性を考えて抵抗値を決める必要が有ります。

2SC2712の用途は低周波増幅用となっていますので、パルス駆動のようなスイッチング用途には向いていません。
パルス駆動のためにはスイッチング用のトランジスタをお勧めします。
例えば、2SC3235が有ります。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00628/
2SC3235のばあい、
IC=150mAのとき、Ib=1mAでVce=1V、Ib=2mAでVce=0.25Vになります。

トランジスタのベース電流はPICマイコンの電源から供給されることに注意してください。
抵抗値はVbeとIbから決まるのではなく、(電源-Vbe)とIbで決まります。
PIC12F675の電源電圧を5V、2SC3235のVbeを0.9VとしてIb=2mAにするには
(5-0.7V-0.9)V/2mA=1.7kΩとなります。
0.7VはPICマイコンの出力ポートによる電圧低下です。この値は最大値なので実際はもっと小さいでしょう。

赤外線LEDの順電圧が1.35Vというのは100mAの場合なので150mA流したときにはもう少し大きくなるでしょう。
また順電圧は1.35Vだけではなく最大値の1.6Vになる可能性も考慮する必要があります。
連続で150ｍAを流すと低格をオーバーすることも忘れないようにしてください。

お礼

ありがとうございます。
＞トランジスタの余裕が無い
というご指摘、おっしゃるとおりでした。
再検討してみます。
３．以外の計算方法自体は良さそうなので安心しました。

補足

＞通常のhFEは使用できません。
の根拠がよく理解できません。
というよりhFE-ICグラフを使うのかIC-VCEグラフを使うのかがわからないまま何となくhFE-ICグラフを見てました。
よろしければもう少し教えて下さい。
＞(電源-Vbe)とIbで決まります。
確かにおっしゃるとおりです。
あらためて見直したら自分で書いた方が理解できないです(笑)。

回答No.3

noname#215107

パルス点灯である限り（リモコン用途など）問題ないでしょうね。

エアコンのリモコンの赤外線ＬＥＤが、定格の２倍以上の電流を流す設計となっていて驚いたことがあります。

ただし、マイコンの異常時には出力ポートが必ずＬになるようにウォッチドッグタイマーを入れたり、マイコンの出力ポートを監視する回路を入れるとより安心です。

お礼

ありがとうございます。
＞マイコンの出力ポートを監視する回路を入れる
検討してみます。

回答No.2

Nebusoku3

１）まず、LEDのPower Dissipation が160 mWとなっているのでこれをクリアする必要があります。
２）その為にはトランジスタの容量が低い（4ページの許容コレクタ損失が150 ｍWまで）　これであれば環境が25℃以下でしか使えない。
３）トランジスタの抵抗選びはこの例でいけば　70～700とありますが、LEDドライブには完全なON域（アナログ域ではない）を使うため、最低値の　70　を選んだ方が動作が安全でしょう。　あるいは質問者さんが計算された数値よりも低めの抵抗あたりでも動作はします。

１．hFE-IC グラフからコレクタ電流IC=150mAなら増幅率は150倍　→　動作はOKでしょう。
２．VBE(sat)-ICグラフからIC=150mAならVBE=1V　→　OKと思います。
３．１．からベース電流IB=1mA、２．からベース・エミッタ間電圧VBE=1Vなので、ベースに接続する抵抗の値RB=1/0.001=1kΩ　→　PIC12F675からのH　出力を　２Vととしての計算であればOKと思います。
４．２．と赤外線LEDの順電圧は1.35Vであることから、コレクタに接続する抵抗RC=(5-1.35-1)/0.150=17.7Ω　→　計算はOKと思います。

総合的に　
(1)トランジスタの余裕が無い（動作電流を下げれば問題ない）　(2)トランジスタを変えた場合、再計算が必要。（方法は同じで少し余裕を見て）　かと思います。

お礼

ありがとうございます。
＞トランジスタの余裕が無い
というご指摘、おっしゃるとおりでした。
再検討してみます。
３．以外の計算方法自体は良さそうなので安心しました。

回答No.1

koujikuu

ワースト値設計をしています、まず赤外LEDは、連続点灯100mA(MAX)なので
(5V-1.35V)/0.1A=36.5Ω 　LED電流制限抵抗（マイコンは暴走等の危険があり連続点灯になる恐れがある為）

参考回路図は、(3V-1.35V)/61Ω=27mA になります (赤外LED電流)

VCEは変動する為考慮していません、IC-VCEグラフでは、IC=100mA IB=4.4mA(ベース抵抗1KΩ）で　VCE=0.3V程度

補足

説明不足でした。
パルス駆動なので150mAとしました。
VCEの関連がいまひとつなのですが、無視してかまわないのでしょうか。
＞IC-VCEグラフでは、
の後の内容が良く理解できません。
よろしければもう噛み砕いてお願いします。