Wenn die Versorgungsstromstärke höher als max. Stromstärke, brauche ich einen Widerstand?

Dies ist eine ziemlich grundlegende Frage, da ich immer noch die Grundlagen der Elektronik lerne. Ich verstehe die Analogie, bei der die Stromstärke mit der Wassermenge verglichen wird, die durch einen Schlauch fließt.

Ich habe ein 5V-2A-Netzteil und möchte meinen Stromkreis mit Strom versorgen. Die Pins der einzelnen Komponenten haben unterschiedliche maximale Ströme (250 mA für PIC, 180 mA für das LCD usw.).

Wenn ich nun der obigen Analogie "Wassermenge" folge, sollte es für mich in Ordnung sein, eine Komponente anzuschließen, die max. 250mA, weil es von der 2A anstatt von der Stromquelle zieht , die den Strom in den Stift drückt . Jetzt habe ich für den Rest meiner Schaltung noch 1,75 A Strom.

Muss ich noch einen Widerstand zwischen das Netzteil und den VDD-Pin einer Komponente legen? Wenn ja, warum?

(Diese Frage ergab sich, als ich erfuhr, dass zwischen dem Ausgangspin des Mikrocontrollers und der LED ein Widerstand von ca. 100 Ohm vorhanden sein sollte. Die Nennstromstärke der LED betrug 25 mA und der maximale Ausgangsstrom der Pins betrug ebenfalls 25 mA, und ich verstand nicht, warum wir brauchte einen Widerstand dazwischen.)

Zur ersten Bestellung ...

Du hast Recht. Die Last steuert den maximal fließenden Strom, während die Quelle die maximal verfügbare Spannung steuert.

aber...

Sie sind in Bezug auf Ihre LED nicht korrekt. Das ist ein anderes Problem. Ihr Denken geht davon aus, dass das Ohmsche Gesetz einen linearen (und gleichphasigen) Betrieb voraussetzt.

Dioden (einschließlich LEDs) sind nichtlineare Geräte. Die Diode zeigt (ungefähr) eine konstante Spannung an, wenn sie eingeschaltet ist, unabhängig von der durch sie fließenden Strommenge. Die LED wird heller mit mehr Strom und Abbrand (zerstört), wenn zu lange zu viel Strom durch sie fließen darf.

Beachten Sie, dass die Linie rechts von der y-Achse in der Abbildung fast vertikal ist. Dies bedeutet, dass sich die Spannung nur sehr wenig ändert, wenn sich der Strom durch die Diode stark ändert. V ist eindeutig nicht gleich IR für eine Diode.

Die meisten diskreten LEDs in der Welt der Mikrocontroller schweben bei 20 mA um 2 V (variiert je nach Größe, Chemie und Aufbau der LED). Wenn Ihr Mikrocontroller einen 3,3-V-Ausgang über einen seiner Allzweck-Pins (GPIO) liefert, übersteigt der Strom, den die LED von der Schaltung benötigt, den Strom, den der Mikrocontroller über seinen Ausgangspin und den Innenwiderstand des Ausgangstreibers im Mikrocontroller liefern kann begrenzt den Strom auf sein Maximum.

Dies zerstört letztendlich den Ausgangstreiber des Mikrocontrollers. Um dies zu verhindern, wird ein Vorwiderstand hinzugefügt, um den Strom explizit auf etwas Sicheres zu begrenzen.

Sie arbeiten rückwärts, um den Widerstand zu dimensionieren: (Vcc - Vled) / Iled = R.

In den meisten 3,3-V-Mikrocontroller-Anwendungen liegt der Wert bei 100 Ohm.

In einer einfacheren Analogie verhalten sich verschiedene Geräte unterschiedlich. Ein Mikrocontroller und die meisten ICs sind wie kleine intelligente Wasserpumpen. Sie ziehen eine kleine Menge Wasser (Strom) und nur das.

Leds hingegen sind wie dumme Staubsauger mit industrieller Stärke. Schließen Sie es an eine Stromquelle an, und es wird versuchen, so schnell wie möglich so viel Strom wie möglich zu saugen. Deshalb brauchen Sie einen Widerstand. Ein Widerstand ist wie ein kleines Rohr. Es lässt aufgrund seiner Größe nur so viel Strom durch. Es widersteht mehr als diesem Strom. Die LED will so viel wie möglich ziehen, aber nur die 25ma oder so, die Sie gewählt haben, kommen durch.

Der Grund, warum Sie einen Widerstand benötigen, wenn sowohl die LED als auch der Ausgangspin für 25 mA ausgelegt sind, liegt darin, dass dies empfohlene Ströme sind, nicht maximale oder mögliche Ströme. Eine LED funktioniert am besten bei 25 mA für (ein Kompromiss zwischen Helligkeit und Dauer in Tausenden von Stunden), kann jedoch durch weniger Strom (nicht so hell, hält länger) oder höheren Strom (heller, hält nicht an) betrieben werden so lange). Zu wenig Strom und es lässt sich nicht einschalten. Zu viel, und es wird irgendwann ausbrennen.

Der Ausgangspin Ihres Mikrocontrollers ist der gleiche, jedoch als Stromquelle. Idealerweise möchten Sie nur 25 mA Strom von diesem Pin beziehen (und dies ohne dass der Gesamtstrom von allen Pins oder der Spannungsabfall erreicht wird). 25ma ist in diesem Fall der empfohlene Betriebsstrom. Sie können auch weniger beziehen. Es wird empfohlen, nur so viel zu beschaffen, wie Sie für ein bestimmtes Setup benötigen. Sie können auch mehr beschaffen. In den meisten Datenblättern werden die maximale Spannung und der maximale Strom für einen bestimmten Ausgangspin aufgeführt. (Zum Beispiel 25 mA empfohlen, maximal 40 mA). Aber weil Strom gezogen und nicht gedrückt wird, müssen Sie sicherstellen, dass das, was Sie bauen, dies berücksichtigt. Für die Signalisierung oder Kommunikation zwischen Ihrem Mikrocontroller und einem IC ist wahrscheinlich keine Notwendigkeit erforderlich, da beide so ausgelegt sind, dass sie nicht zu viel Strom ziehen. Aber wenn Sie eine aktuelle hungrige LED anschließen,

Nur als Hinweis: Das von Ihnen verwendete Netzteil funktioniert genauso. Schließen Sie etwas an, das mehr als die empfohlenen / maximalen 2A verbraucht, und es wird braten und brechen (oder eine Sicherung auslösen oder in einen Rücksetzmodus wechseln, je nach Qualität). Schließen Sie eine 2-Ampere-Hochstrom-LED ohne Strombegrenzungswiderstand direkt an, und beide werden nicht glücklich sein. HTH.