LED 회로설계 Forward Voltage(Feat.BJT)

오늘은 최근 회로 설계를 하며 겪었던 문제를 적어볼게요

아직 입사한지 얼마 안되는 신입이라 간단한 회로들을 설계해보고 있는데요

LED 관련 회로를 설계할 일이 생겼거든요

그래서 이때 겪었던 문제를 공유하려고 해요

회로는 BJT를 통해서 신호를 받으면 LED가 켜지는 회로에요.

문제가 되었던 점은 아래 회로에서 LED의 밝기가 제대로 출력되지 않는다 에요 ㅠㅠ

(저항은 너무 그리기 귀찮아서 대충 타원으로 그렸어요.. ㅎㅎ)

보시기에 어떤 문제 가 있어 보이나요?

저는 처음에 150ohm 때문에 전압이 부족해서 안되는 줄 알고 2옴 까지도 줄여봤는데 밝기가 똑같았습니다.

그리고는 1k옴을 줄여봤는데 밝기가 조금 상승하고 아무리 줄여도 바뀌지 않더라구요

밝기는 LED 에 걸리는 전압에 따라서 변하는 것은 확인했는데 이상하게 전압이 2.6V 정도에서 변하기 않았어요

왜 그럴까 생각하다가 3.3V의 전압을 5V로 바꾸는 것을 시도해보니 밝기가 단번에 밝아지고 3V정도로 전압이 걸리는 것을 확인하게 됬습니다.

결국 LED의 DATASHEET를 다시 보고 공부해보니 LED에는 Forward 전압이라는게 있는데 이는 LED가 다이오드 이기 때문에 생기는 전압이에요.

전원을 연결하게 되면 LED에선 기본적으로 2.3V 정도의 전압이 걸리게 되는 거죠

그렇다면 2.3V의 전압이 걸리는데 150옴의 저항을 거의 0옴까지 줄였을 때 왜 3.3V까지 증가 하지 않을까? 라는 의문이 생기게 되는데요

이는 중간에 연결된 BJT 때문에 발생한 일입니다. ㅠㅠ

NPN BJT는 베이스와 컬렉터 부분의 전위 차(보통 1V 정도)로 전류 증폭이나, 스위칭 역할을 하게 됩니다.

위의 제시된 회로에서는 스위칭 역할을 위해 BJT가 적용되었으나...

LED가 가진 Forward 전압 때문에 베이스와 컬렉터 부분의 전위 차가 부족하여 saturation 영역에 도달하지 못해서 전류 증폭이 최대로 안되었기 때문에 2.6V 정도가 걸려있던 것입니다.

결국 쉽게 이야기하면 스위치가 제대로 열리지 못하여 전기가 졸졸졸졸 하면서 조금씩 흐른 경우라고 볼수 있겠습니다.

그래서 이것을 해결하기 위해서는 베이스 쪽 전압을 올려주어야 합니다.

(Forward 전압은 변경할수 없으니.. ㅠㅠ)

결국 저는 전압을 올려서 해결을 하였습니다.

그런데 제가 말씀드린 설계보다는 아래의 회로대로 설계하는 것을 추천드릴게요

그래야 위의 말씀드린 문제들을 만나지 않을 수 있습니다~

위와 같이 설계하게 된다면 forward 전압의 영향을 받지 않고 LED 를 온오프 할 수 있습니다.

IC 회로설계 Pull down(Load Switch) (0)	2020.04.15

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