¿Por qué un circuito remoto IR usaría un par de resistencia / transistor para cada LED?

He realizado algunos trabajos de ingeniería inversa en el protcol para un control remoto que ... apesta. Lo estoy reemplazando con uno de mi propio diseño, pero si bien he mejorado la interfaz, el alcance y el ángulo de visión de mi sistema son terribles. Me gustaría completar esto lo antes posible ... Frito mi control remoto original mientras intentaba depurar el mío. =]

Entonces, como cualquier buen geek, pensé en tomar prestado los éxitos de otra persona y saqué el diagrama de circuito del TV B Gone:

Mi pregunta es, ¿por qué tener una resistencia y un transistor para cada LED, en lugar de encadenar los LED en serie y controlarlos con un solo transistor que, a su vez, es controlado por el pin arduino que entra a través de una sola resistencia?

No tengo reparos en implementar de la misma manera (francamente, estoy tentado de usar unos 32 LED, resistencias y transistores por el mero hecho de hacerlo), pero me gustaría entender por qué se hizo de esta manera.

El voltaje directo para un LED IR es mucho más bajo que para un LED de luz visible, generalmente alrededor de 1.3 V, pero aumenta si empuja corrientes realmente altas a través de ellos, como> 100 mA. Parece que no hay razón por la que no pueda colocar dos de ellos en serie, especialmente si su Vcc sería de 5 V. Sin embargo, si su Vcc proviene de un par de baterías AA, la caída de voltaje de dos LED + el voltaje de saturación del transistor puede acercarse a Vcc y eso podría limitar la corriente de salida.

Las dos salidas para controlar los cuatro LED son para evitar sobrecargar la salida del microcontrolador. O mejor, debe evitar la sobrecarga. Una resistencia de 120 Ω significa una corriente base de 35 mA por transistor, y eso ya es demasiado para el AVR, y mucho menos los 70 mA que extraerá ahora.

El 2N3904 tampoco es un buen transistor para esto: solo tiene una potencia nominal de 100 mA y el bajo hFE necesita la alta corriente de base. Un BC337-40 tiene un hFE mínimo de 250 a una corriente de colector de 100 mA, luego una corriente base de 5 mA debería ser suficiente para manejarlo. Una resistencia base de 820 Ω le permitirá manejar las cuatro resistencias desde 1 pin. El BC817 también tiene una potencia de 500 mA.

Alternativamente, podría usar un FET para controlar los LED. Un PMV20XN puede manejar varios amperios y tiene una resistencia de encendido de solo 25 mΩ, por lo que apenas disipará ninguna potencia. El voltaje de la puerta de 1.5 V es suficiente para 2.5 A.

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Una nota sobre la limitación actual. Por lo general, tendremos una resistencia en serie con el LED para eso, pero si observa el esquema de un control remoto comercial, esa resistencia a menudo falta, porque cuentan con la resistencia interna de las baterías para eso, y luego ahorran otra 0.001 dólares por control remoto.

Esta no es una buena idea si se alimenta desde un regulador de voltaje alimentado por la red. Que se limitará la corriente, pero a un nivel demasiado alto, y si no destruye el LED de inmediato que limitará severamente su vida. Por lo tanto, se recomienda una resistencia en serie pequeña. Con un suministro de 5 V y 2 LED en serie, tendrá una caída de voltaje de alrededor de 2.9 - 3.0 V, por lo que para 100 mA necesita una resistencia de 30 Ω. La potencia máxima será de 300 mW, pero con un ciclo de trabajo del 50%, la potencia promedio es de solo 150 mW, entonces una resistencia de 1/4 W funcionará.

El encadenamiento de los LED en serie significa que necesita un suministro de mayor voltaje para controlarlos a todos. Y ponerlos en paralelo puede generar problemas si las características del LED no coinciden bien, o si su transistor no puede manejar la corriente de todos los LED a la vez.

Es posible que hayan utilizado múltiples pines de microcontrolador para mayor flexibilidad; por ejemplo, este dispositivo ahora tiene la opción de encender menos LED y, por lo tanto, ahorrar batería.

Me parece que el circuito espera que los 3904 limiten la cantidad de corriente que fluye a través de ellos a la cantidad correcta para el LED. Dado que el transistor en lugar de una resistencia se usa para limitar la corriente, y dado que cada LED con cable paralelo (o cadena de LED) requiere su propio dispositivo limitador de corriente, eso implica el uso de un transistor separado para cada LED. No creo que diseñe un circuito de esa manera, ya que es sensible a la beta de los 3904, y las características beta del transistor normalmente no se especifican muy estrictamente. Aún así, el circuito tiene la ventaja de que la corriente es algo menos sensible a VDD de lo que sería si simplemente usara un transistor de conmutación dura y luego resistencias en serie para los LED.

En cuanto al uso de dos pines del procesador para controlar dos LED separados, supongo que si los LED apuntan en direcciones sustancialmente diferentes, el controlador podría estar activándolos en diferentes momentos. Las señales remotas infrarrojas generalmente alternan entre 50% PWM y apagado. Si durante el tiempo de "50% PWM" uno maneja dos juegos de LED alternativamente, la corriente pico requerida se reduciría a la mitad. La única desventaja sería que cualquier cosa que solo viera luz de un LED vería una onda portadora de fuerza completa, pero algo que viera algo de luz de ambos LED vería una onda portadora cuya fuerza era la diferencia en la intensidad de la luz de los dos LED. . Este factor podría mitigarse utilizando, por ejemplo, una señal PWM del 25% y haciendo que los dos conjuntos de luces funcionen en cuartos de ciclo adyacentes. Esto permitiría el uso de corrientes LED más altas, lo que compensaría la sensibilidad reducida de los receptores a ondas PWM que no sean del 50%. Además, un dispositivo que vio la luz de ambos LED vería un buen portador del 50%.