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Votre question ne contient pas assez d’informations pour donner une réponse définitive, mais passons en revue les étapes de conception afin que non seulement vous puissiez comprendre celle-ci, mais que vous soyez peut-être mieux équipé pour résoudre la prochaine question sur le transistor qui se pose à vous.

Loi d’Ohm

La loi d’Ohm exprime la relation entre la résistance (R), le courant (I) et la tension (V): V = I * R. Donc, si nous avions une alimentation 5V et une résistance de 100 ohms à travers elle, le courant I serait V / R = 5V / 100ohm = 0.05A = 50mA. Dans votre exemple particulier, cependant, il existe également une diode IR. Le circuit que vous décrivez avec la diode IR et aucun transistor ressemble à ceci:

simulez ce schéma de circuit créé à l’aide de CircuitLabNote que j’ai montré vos quatre résistances de 10 ohms comme une seule résistance de 40 ohms pour plus de clarté. Dans ce circuit, la tension directe est d’environ 1,6 V (ce qui est inférieur à la VF maximale de 1,7V selon la fiche technique) et le courant est d’environ 85 Ma. Si vous utilisez une diode IR différente, vous devrez trouver et consulter sa fiche technique pour obtenir les détails de votre part.

Qu’est-ce qu’un transistor ?

Oui, c’est une question rhétorique. Il existe cependant de nombreuses façons de penser aux transistors. Un moyen utile est de les considérer comme des amplificateurs de courant. Le gain d’un transistor, spécifié en tant que hFE est grosso modo le rapport entre le courant de collecteur IC et le courant de base IB. C’est une façon très simpliste de penser à ce sujet, mais c’est en fait toujours utile dans la pratique. C’est IB*hFE = IC (approximativement). La valeur réelle de hFE varie, mais une valeur typique est de 100 ou plus.

La prochaine chose à retenir est IB + IC = IE; tout le courant traverse l’émetteur. C’est divisé entre la base (minuscule) et le collecteur (la majeure partie du courant). La direction du courant dépend du fait que le transistor est PNP ou NPN. Un 2N2222 est un transistor NPN, qui est également le type de transistor bipolaire le plus courant, de sorte que le reste de la discussion supposera NPN. Tout est généralement le même pour un transistor PNP sauf que les courants et les tensions sont inversés par rapport à un transistor NPN.

Utiliser un transistor comme interrupteur

Ce que nous voulons souvent d’un transistor, comme dans votre cas, c’est qu’il agisse comme un interrupteur. Nous le voulons « allumé » si la tension d’entrée est élevée et « éteint » si la tension d’entrée est faible. Il y a une région linéaire dans laquelle les transistors agissent, bien, linéairement comme l’amplificateur de courant décrit ci-dessus. C’est utile si vous utilisez un transistor comme amplificateur de signal analogique. Cependant, si nous recherchons une opération on / off binaire, nous ne sommes pas intéressés par la plage linéaire. En fait, on cherche à l’éviter et à faire fonctionner le transistor uniquement dans l’une des deux régions: coupure et saturation. L’arrangement typique pour piloter cela à partir d’un port GPIO (pour n’importe quel processeur) ressemble à ceci:

simuler ce circuit

Calcul de la résistance de charge

La résistance R2 représente la charge. Dans votre cas, la charge est la diode IR, et quelle que soit la résistance de limitation de courant qui pourrait être nécessaire. Nous pouvons calculer cela en premier.

La tension et le courant de la diode IR, comme mentionné ci-dessus, peuvent être obtenus à partir de la fiche technique. La fiche technique indique que le courant continu maximal est de 100 Ma (votre fiche technique peut spécifier un autre nombre). Nous pouvons donc commencer par ça. Nous pourrions utiliser un Vcc 3.3V ou un Vcc 5V. Disons 5V. La tension aux bornes de la diode sera inférieure à 1,7V selon la fiche technique, donc 5V-1,7V = 3,3V.

Ensuite, nous regardons la fiche technique d’un transistor 2N2222 et regardons le VCE (sat) qui signifie la tension du collecteur à l’émetteur lorsque le transistor est en saturation (complètement allumé). C’est 0.3V à IC = 150mA selon la fiche technique qui est assez proche de notre objectif de 100mA à utiliser. Donc 3.3V – 0.3V = 3.0V. Alors maintenant 3.0V / 100mA = 30 ohms. Vous pouvez utiliser trois de vos résistances de 10 ohms ou une seule résistance de 33 ohms (qui est la valeur standard la plus proche). Cependant, je recommanderais de l’augmenter un peu pour que la diode IR ne fonctionne pas à sa limite absolue. Nous pouvons passer à la valeur standard suivante qui est de 39 ohms.

Calcul de la résistance d’entrée

Étant donné que nous avons déterminé le courant de collecteur (autour de 100mA), nous pouvons calculer un courant de base minimum en utilisant le hFE du transistor, si c’est le seul chiffre que nous avons. Donc 100mA / 100 = 1mA. Cependant, la valeur de hFE n’est pas vraiment utile lorsque vous essayez de conduire le transistor à saturation. En effet, le hFE n’a de sens que dans la plage linéaire de l’appareil dans laquelle plus de courant de base se traduit par plus de courant de collecteur proportionnellement. Parce que nous voulons amener le transistor à saturation, qui est une région dans laquelle plus de courant de base n’entraîne PAS plus de courant de collecteur (car il est saturé), nous devons ajouter un facteur pour nous assurer qu’il est conduit jusqu’à saturation. Nous pouvons choisir arbitrairement une valeur de 5 à 10 environ pour cela. Donc, un multiplicateur 10x nous donnerait 10mA. Le GPIO du Pi est capable de fournir cela, mais faisons le calcul d’une manière différente à la place.

Le VBE (sat) est la tension de base à l’émetteur lorsque le transistor est en saturation. La fiche technique donne une valeur minimale de 0.6V (ce qui est très typique) et une valeur maximale de 1,5V à un courant de base de 15 Ma. Si le Pi fournit 3,3 V lorsque la broche est entraînée haut, la tension aux bornes de la résistance d’entrée est de 3,3V – 0,6V = 2,7V. 2,7V / 15mA = 180 ohms, ce qui est également une valeur standard. Le circuit résultant ressemble à ceci:

simuler ce circuit

Quelques résultats de simulation statiques (CC) importants pour ce circuit sont:

V(R1.nA) = 739.5 mVI(R1.nA) = -14.23 mAI(R2.nA) = 83.48 mAV(D1.nA)-V(D1.nK) = 1.656 V

Nous voyons que le courant d’entrée est d’environ 15mA, tel que calculé et le courant de diode est de 83.48 mA (confortablement inférieur au maximum 100mA). La chute de tension de la diode est de 1,656 V, ce qui est proche mais inférieur au maximum de 1,7V. Pour une marge de sécurité supplémentaire, vous pouvez augmenter encore la valeur de la résistance de limitation de courant R2.

Notez également que cela est proche du courant maximal spécifié pour le Pi, vous devrez donc programmer le port particulier pour autant de courant (le courant est spécifié de 2mA à 16mA).

Conclusion

Le calcul des valeurs de résistance est un processus en plusieurs étapes qui utilise les données des fiches techniques pour la charge et le transistor utilisé. Cela ne nécessite que des mathématiques simples qui peuvent facilement être faites à la main. J’espère que cette réponse répondra non seulement à votre question spécifique, mais pourra également être utilisée par d’autres personnes souhaitant faire leurs propres conceptions.