Ich habe 60 LEDs, die in einem LED- Streifen geliefert wurden . Ein Meter Länge des LED-Streifens erfordert Folgendes:

• 400 Milliampere
• 12 Volt

Ich möchte diese LEDs mit einem Mikrocontroller steuern. Ich denke an die Verwendung eines TIP120 und eines Himbeer- Pi .

Ein Himbeer-Pi-GPIO-Pin kann kontinuierlich 50 Milliampere ausgeben. (Update: Dies ist nicht wahr, siehe unten)

Ich bin ein Anfänger und ich bin nicht sicher, ob ich das richtig mache. Alle meine Berechnungen basieren auf Dingen, die ich in diesem Blog gelesen habe .

Mathematik

Basisstrom:

Der TIP120 hat einen Kollektorstrom von lc = 250 * lb, daher benötige ich einen Basisstrom von 1,6 mA.

(1,6 mA * 250 = 400)

Das raspberryPi sollte keine Probleme mit dem Basisstrom haben

Basiswiderstand:

Ich brauche einen Widerstand, der niedrig genug ist, um sicherzustellen, dass die TIP120-Basis gesättigt bleibt, aber weniger als 50 mA, um den Himbeer-Pi nicht zu überlasten.

Laut dem Blog, den ich erwähnt habe, finde ich den Basiswiderstand, indem ich den Vbe (sat) nachschaue. Siehe Abbildung 2.

wo Vbe (sat) 400 auf der x-Achse ist, ist der Kollektorstrom ungefähr 1,3 auf der y-Achse.

Wenn der raspberryPi 3,3 Volt abgibt, dann gibt es einen Spannungsabfall von 2 Volt
(3,3 - 1,3)

So nach meiner Berechnung, ich brauche einen Widerstand , der zwischen 4 und 40 Ohm R = V / I
2 / (0,05 A) = 40 Ohm
2 / (0,50 A) = 4 Ohm
(Update: Falsche, siehe unten in Frage)

Ich betrachte mich immer noch als Amateur und bin etwas überfordert.

• Sehen diese Berechnungen korrekt aus?
• Funktioniert TIP120? (Alle anderen Vorschläge willkommen)
• Gibt es noch andere Überlegungen, die ich bei meinem Schaltplan berücksichtigen sollte?

Aktualisieren

Wie in den Antworten erwähnt, habe ich die Milliampere-Nennwerte mit einem Faktor 10 getippt. Ich hätte sagen sollen:
2 / (0,005 A) = 400 Ohm
2 / (0,050 A) = 40 Ohm

Update 2

Es scheint, dass der maximale Strom, den ein Pin auf einem Himbeer-Pi liefern kann, etwas neblig ist. Aus Sicherheitsgründen gehe ich von 8 mA aus.

/raspberrypi/9298/was-ist-der-maximale- aktuelle-GPIO-PINS-Kann-Ausgang

/raspberrypi/1130/what-is-the-nominal-gpio-pin-output-current

Update 3

Ada Fruit hat einen großartigen Blog-Artikel darüber geschrieben, wie man einen LED-Streifen mit einem Mikrocontroller steuert. Sie empfiehlt einen STP16NF06 oder einen TIP120

https://learn.adafruit.com/rgb-led-strips/usage

Sie sind fast da, aber ein paar Dinge:

Die Berechnung des Basiswiderstands ist nicht korrekt. Denken Sie daran, dass Sie nach Ihren Berechnungen nur 1,6 mA benötigen (der Kollektorstrom ist separat).
Im Datenblatt beträgt die minimale Verstärkung 1000 und die maximale Basis-Emitter-Spannung 2,5 V, was bedeutet, dass wir die Berechnungen anpassen müssen. 1,6 mA reichen für den Basisstrom aus (es ist immer gut, einen zusätzlichen Schalter als Verstärkung zu haben sinkt bei Sättigung), aber wir müssen für den schlimmsten Fall 2,5 V anstatt 1,3 V verwenden (es ist besser, den schlimmsten Fall / die schlimmsten Maximalwerte für das Design zu verwenden, obwohl es in der Grafik so aussieht, als wäre die zusätzliche Vbe bei diesem Strom unwahrscheinlich, also irgendwo zwischen den beiden folgenden Zahlen sollte in Ordnung sein):

So:

(3,3 V - 2,5 V) / 1,4 mA = 570 Ω

oder

(3,3 V - 1,5 V) / 1,4 mA = ~ 1,2 kΩ

Dies sollte in Ordnung sein, ist jedoch nicht die effizienteste Methode. Die Transistorableitung beträgt mindestens 0,4 A * Vce (sat), was etwa 0,4 A * 0,75 V = 0,3 W entspricht, und Ihr R-pi benötigt mindestens ein paar mA oder so, um es zu fahren.
Ein moderner Logikpegel-MOSFET kann viel kleiner sein, mit (fast) keinem Strom betrieben werden und fast keine Verlustleistung haben. Hier ist ein Beispielteil, der FDC637BNZ , der zufällig aus Tausenden bei Farnell ausgewählt wurde:

0,5A ist 500 Milliampere ... Sie werden Ihren Pi blasen. 0,05 ist 50 Milliampere. Das ist die Obergrenze. Das muss man nicht machen. Sie brauchen nur 1,6 mA, wie Sie sagten. Also etwas aufpolieren, sagen wir mal 5mA. 3,3 - 1,3 = 2 V Der Widerstand muss abfallen. 2 V / 0,005 A (5 mA) = 400 Ω. Runden Sie auf die nächstgrößere Größe von 470 Ω auf und Sie erhalten ~ 4 mA an der Basis.

Abgesehen von diesem Rechenfehler funktioniert der TIP120 gut, auch wenn er für die 400 mA, die der LED-Streifen benötigt, wirklich übertrieben ist. Es ist ein Darlington-Paar für die Hochstrommultiplikation. Ein gewöhnlicher einzelner BJT-Transistor wie der PN2222 (1 Ampere in einem Standard-To-92-Gehäuse) wäre mehr als genug. Oder Sie können den Streifen in zwei oder drei Teile aufteilen und ein paar 2n3904 (100 ~ 200mA) verwenden und die verschiedenen Abschnitte unterschiedlich flashen (Sie benötigen natürlich eine gleiche Anzahl von GPIOs, es sei denn, Sie möchten sie alle von einem einzigen GPIO aus betreiben, was der Fall wäre Parallele Transistoren mit jeweils eigenen Basiswiderständen, die kleinere Abschnitte des LED-Streifens ansteuern, sind eine gute Möglichkeit, mit kleineren Transistoren umzugehen, wenn Sie keine größeren Transistoren erhalten können.)

Und Ihr Schaltplan ist gut genug für ein Modell. Ein einfarbiger LED-Streifen ist kein sehr komplexer Schaltkreis, daher gibt es keine Möglichkeit, ihn zu verbessern, außer die richtigen Teile anstelle von generischen Platzhaltern zu verwenden.