トランジスタのスイッチングについて

質問

初めまして！
初めて質問させていただきます。

PICマイコンを使ってトランジスタ(2SC1815GR)で
スイッチングしてLEDを点滅させる回路を製作しようと思っているのですが、
現在分かりづらい図で申し訳けありませんが下図ような回路にしています。

　　　　　　　　　　　　　　　　12V
　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　C
PIC出力5V--18ｋΩ--B　　　　トランジスタ(2SC1815GR)
　　　　　　　　　　　　　　　　E
　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　抵抗
　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　LED(直列3個)
　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　GND
LEDには80mA程度まで流したいと考えています。
E-GND間の電圧が6V程度まで電圧降下してしまってLEDのVFが足らず暗く点灯している状態です。
12V程度の電圧が欲しいのですが、どのようにすればよいのか分かりません。
アドバイス宜しくお願いします。

回答No.6

walkingdic · ベストアンサー

負荷側の配線変更が困難のとのこと。

その場合には最終段はＰＮＰにしますが、それだとＰＩＣの５Ｖ出力ではＰＮＰのベースを直接駆動できませんので（エミッタに１２Ｖかかっていますから）、ＰＩＣの出力でＮＰＮトランジスタを駆動し、そのコレクタにＰＮＰのベースを接続する形で作るとよいでしょう。

お礼

こんにちは回答ありがとうございます。
先日は分かりやすい回答ありがとうございました。

　　　　　　　　　　　　　　　　　12V
　　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　　E
　　　　　　　　　　抵抗--B(PNP)
　　　　　　　　　　｜　　　　　 C
　　　　　　　　　　｜　　 　　 ｜
　　　　　　　　　　C　　　　　　制限抵抗
PIC--抵抗--B(NPN)　　　　｜
　　　　　　　　　　E　　　　　　LED(3個)
　　　　　　　　　　｜　　　　　　｜
　　　　　　　　　GND　　　　　GND

上図のような回路という理解で良いでしょうか？

回答No.9

walkingdic

一つ言い忘れていました。ＰＮＰのエミッタとベースの間にも１０ｋ程度の抵抗を入れた方がよいです。そうしないと、ＮＰＮがＯＦＦになっているときにはＰＮＰのベース部がオープンと同じ状態になるのでそれを避けます。

お礼

トランジスタの回路もいろいろな方法があるようですね。
自分自身でももっと勉強していきたいと思います。
ありがとうございました。

回答No.8

walkingdic

>上図のような回路という理解で良いでしょうか？
そうですね。とりあえずそういう回路で動きますよ。
ＰＩＣ－ＮＰＮのベースの抵抗は５ｋ程度でいいでしょう。
ＮＰＮのコレクタとＰＮＰのベース抵抗は１ｋΩ程度にすれば十分かと思います。

お礼

返信遅くなりまして申し訳ありません。

おかげさまでやっとやりたいことが無事に実現出来ました。
心から感謝致します。
また何かありましたら質問させて頂くと思いますが宜しくお願い致します。

回答No.7

xxxxx_xxxx

LEDは3～6Vで点灯し、定格電流は25mAの黄LEDです。LEDの簡単な説明には、乾電池３～６Vと付属の抵抗（330Ω）をつなぐだけでランプが点灯する.５個並列の場合は、電流が125mA必要で電源が6Vなので抵抗が48Ωと考えたのですがどうでしょうか。

この回路でLEDの扱い方はあっているのでしょうか。

基本的には、330Ωの抵抗とLEDの直列接続のようなので、これを5並列するのであれば、抵抗も330Ωを5並列するとよいと思います。

1本の抵抗ですませるのであれば、330/5＝66Ωの抵抗ひとつでよいでしょう。

光らせるだけでよいのなら大体でよいと思いますよ。

お礼

初めまして回答ありがとうございます。
単純に明るさ上げるだけならそういう方法もありますね。
負荷側の配線変更出来ませんので、もうちょっと考えてみます。

回答No.5

86tarou

No.2です。

トランジスタの基本動作は電流増幅です。ベース電流に比例した電流がコレクタに流れます。あなたの回路では、ＰＩＣの出力からベース抵抗を通してトランジスタのベース電流、また抵抗を通してＬＥＤ（３個）に５Ｖを掛けています。ＬＥＤのＶＦとトランジスタのＢＥ間電圧を考えれば、抵抗に掛かる電圧は残りません。負荷をコレクタ側にすれば、ベース抵抗には５Ｖ－ＢＥ間電圧掛けることが出来ます。ベース電流を流すことが出来れば、それに比例（数十～数百倍）した電流がコレクタに流れ（ＣＥがほぼショート状態のスイッチと考えてください）、ＬＥＤと電流制限抵抗に12Ｖが掛かります。

参考URL：

http://www.picfun.com/parttrs.html

お礼

回答ありがとうございます！
根本的に回路を理解しきれていなかったようです。
みなさんからのアドバイスをいただいて、納得出来ました。

現在、負荷側の配線変更が困難な状況ですので
PNPに変更することも含めて、回路見直してみます。

本当にありがとうございました。

回答No.4

walkingdic

＞E側に接続した場合とC側に接続した場合で何が違うのか
ですから、すでに説明したように、

「ベース電流は、ベース抵抗－＞トランジスタ－＞制限抵抗－＞ＬＥＤを経由して流れることになるので、当然電流はほとんど流れないことになるし、そもそもまともに動作する方がおかしいです。」

という話です。
ベース電流が流れなければコレクタ電流は流れません。
ＰＩＣの出力は５Ｖですから、それにより、どれだけのベース電流が流れることになるのか、ベース電流経路をたどって計算してみればすぐにわかるでしょう。

お礼

大事なことを見落としていました。
理解出来ました。
初心者の質問にも丁寧に回答していただき感謝しております。
本当にありがとうございました。

回答No.3

a-saitoh

常識なので，一度冷静に考えてみてください．

電流は電圧が高い方から低い方へ流れます．これがすべての答え．

LEDは1.8～3.5V(色によって/品種によって違う)の電圧を加える必要があります．ということは，トランジスタのエミッタの電圧は
LEDの電圧×3＋抵抗の電圧
となりますから，5V以上になります．
一方PICは５V電源ですから５V以上の電圧は出せません．
つまり，ベースの方がエミッタより低電圧になります．ということはベース電流は流れず，トランジスタはオンになれません．

PICがオープンコレクタ出力モードを持つのなら，この回路のままでトランジスタをPNP型に変えるという手もありますが．。。

お礼

一応、LEDは点滅していたので大丈夫かなと思っていたのが、
間違いでした。
やっと理解出来ました。
本当にありがとうございます。

回答No.2

86tarou

先ず、トランジスタのベースよりエミッタがコンマ数ボルト低くなるので、５Ｖまでしか出せないＰＩＣでは当然電圧は下がります。なので、トランジスタの負荷を12Ｖとコレクタの間に入れてください。ベース抵抗も少し高過ぎるので4.7ｋΩ程度まで下げます（ＧＲならこれくらいで足りるかな？）。

お礼

早速の回答ありがとうございます。
B抵抗が高すぎるようですね。
見直します。

ここでちょっと分からないのですが、
直列で繋がってるので
C側とE側に負荷をどちらにつないでも同じと考えていたのですが、
違うんでしょうか？違いがいまいち理解出来ずにいます。
超初心者で申し訳ありませんが宜しくお願いします。

回答No.1

walkingdic

回路自体がだめです。

ＮＰＮ型を使う場合には、ＬＥＤおよび制限抵抗（抵抗値ご質問ではかかれていません）は、電源１２Ｖとコレクタ（Ｃ）の間に入れます。
ＮＰＮトランジスタをスイッチとして使う場合はそれが常識です。

あとベース抵抗の１８ｋΩだとベース電流は０．３ｍＡ弱しか流れないのでコレクタ電流８０ｍＡ確保できません。１．５～２ｋΩ程度の抵抗にしてください。
２ｋΩだとベース電流は５／２＝２．５ｍＡですから、ｈｆｅ＝５０としても１２５ｍＡのコレクタ電流確保できます。

制限抵抗値はご存知と思いますが、（１２Ｖ－ＬＥＤ順降下電圧×３個）／８０ｍＡで選択してください。（トランジスタの電圧降下を見る場合には０．５Ｖ程度見込んでください）

一応なぜだめなのか補足します。

トランジスタはベース電流×ｈｆｅ（増幅率）だけコレクタ電流として流れます。

ここでご質問の回路だとベース電流は、ベース抵抗－＞トランジスタ－＞制限抵抗－＞ＬＥＤを経由して流れることになるので、当然電流はほとんど流れないことになるし、そもそもまともに動作する方がおかしいです。

お礼

早速の回答ありがとうございます。
B抵抗の計算まで詳しく説明していただきありがとうございます。

↑にも書いたのですが、
E側に接続した場合とC側に接続した場合で何が違うのか
いまいち理解出来ずにいます。
超初心者で申し訳ありませんが宜しくお願いします。