El circuito que muestra debe funcionar, pero es innecesariamente complicado y costoso. Aquí hay algo más simple y más barato:
Casi cualquier transistor NPN pequeño que pueda encontrar funcionará en este rol. Si la caída BE del transistor es de 700 mV, el LED cae 2.0 V, entonces habrá 600 mV a través de R1 cuando el LED esté encendido. En este ejemplo, eso permitirá que fluyan 17 mA a través del LED. Aumente la resistencia si puede tolerar una luz más baja del LED y desea ahorrar algo de energía.
Otra ventaja de este circuito es que el colector del transistor se puede conectar a algo más alto que 3.3 V. Esto no cambiará la corriente a través del LED, solo la caída de voltaje en el transistor y, por lo tanto, cuánto se disipa. Esto puede ser útil si los 3.3 V provienen de un pequeño regulador y la corriente del LED agregaría una carga significativa. En ese caso, conecte el colector a la tensión no regulada. El transistor en efecto se convierte en el regulador solo para el LED, y la corriente del LED provendrá del suministro no regulado y no usará el presupuesto de corriente limitado del regulador de 3.3 V.
Adicional:
Veo que hay cierta confusión sobre cómo funciona este circuito y por qué no hay una resistencia base.
El transistor se está utilizando en la configuración del seguidor del emisor para proporcionar ganancia de corriente, no ganancia de voltaje. El voltaje de la salida digital es suficiente para controlar el LED, pero no puede generar suficiente corriente. Es por eso que la ganancia de corriente es útil pero la ganancia de voltaje no es necesaria.
Veamos este circuito suponiendo que la caída de BE sea de 700 mV fijos, el voltaje de saturación CE sea de 200 mV y la ganancia sea 20. Esos son valores razonables, excepto que la ganancia es baja. Estoy usando una ganancia baja deliberadamente por ahora porque veremos más adelante que solo se necesita una ganancia mínima del transistor. Este circuito funciona bien siempre que la ganancia sea desde ese valor mínimo hasta la inifinidad. Así que analizaremos con una ganancia irrealmente baja de 20 para un transistor de señal pequeño. Si todo funciona bien con eso, estamos bien con cualquier transistor de señal realmente pequeño que encuentre. El 2N4401 que mostré puede contar con una ganancia de aproximadamente 50 en este caso, por ejemplo.
Lo primero a tener en cuenta es que el transistor no puede saturarse en este circuito. Dado que la base es conducida a un máximo de 3.3 V, el emisor nunca supera los 2.6 V debido a la caída BE de 700 mV. Eso significa que siempre hay un mínimo de 700 mV entre CE, que está muy por encima del nivel de saturación de 200 mV.
Como el transistor siempre está en su región "lineal", sabemos que la corriente del colector es la corriente base multiplicada por la ganancia. La corriente del emisor es la suma de estas dos corrientes. La relación entre el emisor y la corriente base es, por lo tanto, ganancia + 1, o 21 en nuestro ejemplo.
Para calcular las diversas corrientes, es más fácil comenzar con el emisor y usar las relaciones anteriores para obtener las otras corrientes. Cuando la salida digital es de 3.3 V, el emisor es de 700 mV menos, o de 2.6 V. Se sabe que el LED deja caer 2.0 V, por lo que deja 600 mV a través de R1. De la ley de Ohms: 600mV / 36Ω = 16.7mA. Eso encenderá bien el LED pero dejará un pequeño margen para no exceder su máximo de 20 mA. Como la corriente del emisor es 16.7 mA, la corriente base debe ser 16.7 mA / 21 = 790 µA, y la corriente del colector 16.7 mA - 790 µA = 15.9 mA. La salida digital puede generar hasta 4 mA, por lo que estamos dentro de las especificaciones y ni siquiera la cargamos significativamente.
El efecto neto es que el voltaje base controla el voltaje del emisor, pero el trabajo pesado para proporcionar la corriente del emisor lo realiza el transistor, no la salida digital. La proporción de la cantidad de corriente del LED (la corriente del emisor) proviene del colector en comparación con la base es la ganancia del transistor. En el ejemplo anterior, esa ganancia fue 20. Por cada 21 partes de corriente a través del LED, 1 parte proviene de la salida digital y 20 partes del suministro de 3,3 V a través del colector del transistor.
¿Qué pasaría si la ganancia fuera mayor? Incluso menos de la corriente general del LED provendría de la base. Con una ganancia de 20, 20/21 = 95.2% proviene del recolector. Con una ganancia de 50 es 50/51 = 98.0%. Con ganancia infinita es del 100%. Es por eso que este circuito es realmente muy tolerante a la variación de partes. No importa si el 95% o el 99.9% de la corriente del LED proviene del suministro de 3.3 V a través del colector. La carga en la salida digital cambiará, pero en todos los casos estará muy por debajo de su máximo, así que eso no importa. El voltaje del emisor es el mismo en todos los casos, por lo que el LED verá la misma corriente si el transistor tiene una ganancia de 20, 50, 200 o más.
Otra ventaja sutil de este circuito que mencioné antes es que el colector no necesita estar conectado a la fuente de 3.3 V. ¿Cómo cambian las cosas si el colector estuviera atado a 5 V, por ejemplo? Nada desde el LED o el punto de vista de la salida digital. Recuerde que el voltaje del emisor es una función del voltaje base. El voltaje del colector no importa siempre que sea lo suficientemente alto como para mantener el transistor fuera de la saturación, que 3.3 V ya era. La única diferencia será la caída de CE a través del transistor. Esto aumentará la disipación de potencia del transistor, que en la mayoría de los casos será el factor limitante en el voltaje máximo del colector. Digamos que el transistor puede disipar 150 mW de forma segura. Con la corriente del colector de 16.7 mA podemos calcular el voltaje del colector al emisor para causar una disipación de 150 mW:
Esto significa que en este ejemplo podemos vincular el colector a cualquier suministro útil de 3.3V a 11.6 V. Ni siquiera necesita ser regulado. Podría fluctuar activamente en cualquier lugar dentro de ese rango y la corriente del LED se mantendría estable. Esto puede ser útil, por ejemplo, si los 3.3 V son hechos por un regulador con poca capacidad de corriente y la mayor parte de eso ya está asignada. Si se ejecuta desde un suministro de aproximadamente 5 V, por ejemplo, este circuito puede obtener la mayor parte de la corriente del LED de ese suministro de 5 V mientras mantiene la corriente del LED bien regulada . Y, este circuito es muy tolerante con las variaciones de la parte del transistor. Mientras el transistor tenga una ganancia mínima, que está muy por debajo de lo que proporcionan la mayoría de los transistores de señal pequeños, el circuito funcionará bien.
Una de las lecciones aquí es pensar cómo funciona realmente un circuito. No hay lugar en la ingeniería para las reacciones instintivas o las supersticiones, como poner siempre una resistencia en serie con la base. Coloque uno allí cuando sea necesario, pero tenga en cuenta que no siempre es así, como muestra este circuito.
