Explicar teoricamente resistência limitadora

ilovepic · 30 de maio de 2019

Olá,

Estou-me debatendo aqui com uma explicação teórica. Dei por mim pensando na resistência limitadora que é colocada em série com um led. Esta tem a função de limitar a corrente que atravessa o led. Significa que se dimensionamos a resistência para deixar passar apenas 30mA, ela não deve deixar passar mais do que esse valor de corrente. Mesmo que a tensão na fonte aumente, por exemplo, mais 5Volt. Certo?

Se a minha fonte fornece 10V. E pretendo que o led (2,2V) apenas receba uma corrente de 25mA o valor do resistor é de 312 ohm.

Mas se a minha fonte for aumentada para 15V. O valor da minha corrente sobre para 41mA.

Afinal como ela limita? Na prática sei que acontece isso, mas não consigo encontrar uma explicação na teoria

Valeu

Ricardov · 30 de maio de 2019

@ilovepic se a fonte variar a corrente no resistor e no led vai variar também (lei de ohm) Se essa variação estiver nos limites que o led suporta tudo bem. Se ultrapassar o led queima, lembrando que usar o led no limite encurta a durabilidade.

Tito Fisher · 30 de maio de 2019

Ola !

1 hora atrás, ilovepic disse:

Afinal como ela limita? Na prática sei que acontece isso, mas não consigo encontrar uma explicação na teoria

Um resistor na função de limitador de corrente tem sua efetividade garantida quando usado sob tensão de alimentação fixa no circuito.

veja a fórmula :

R = (Vcc – VL) / IL, onde:

R ............. resistência do resistor adequado para o LED.

Vcc ......... Tensão da fonte de alimentação.

VL ........... Tensão do LED.

IL..............Corrente do LED.

A tensão e corrente do led são fixas , então o resultado obtido para "R" só será válido enquanto Vcc também for fixa.

Falando de outro jeito :

Digamos neste caso que um resistor seja um componente que consome determinado percentual da corrente circulante , sobrando o outro percentual para o LED . Isso é calculado conforme acima.

Se a tensão de entrada aumentar ele não tem como saber ( o resistor é meio burrinho ) , e vai continuar consumindo aquele percentual calculado para a tensão anterior, e assim sobrará MAIS corrente para o LED ( que possivelmente pode fritar ).

Se voce tem um circuito onde esteja alimentando leds e a tensão não é estável então o recomendado seria usar um regulador de corrente ao invés de um limitador.

Por exemplo, usando um LM317 na função de regulador voce pode variar a tensão de 6 a 24V que a corrente de saída será exatamente a mesma !

'_'

ilovepic · 31 de maio de 2019

9 horas atrás, Tito Fisher disse:

Se voce tem um circuito onde esteja alimentando leds e a tensão não é estável então o recomendado seria usar um regulador de corrente ao invés de um limitador

Faz sentido. O termo resistência limitadora de corrente é porque de facto ela limita a corrente. Mas para os valores calculados. Se os valores de entrada alterarem os valores de corrente e tensão deixam de ser os desejados.

Posso também utilizar um díodo zener para regular a tensão que será aplicada no led.

aphawk · 1 de junho de 2019

@ilovepic ,

Olhe a curva tensão x corrente de um Led.

Vai perceber que nem a tensão e nem a corrente são constantes.

Conforme aumenta a corrente no Led, aumenta a tensão sobre ele. Essa curva tem aspecto exponencial.

Existe um limite de corrente para todo Led, acima dele o Led queima.

Então, o que se faz é garantir que essa corrente limite não seja ultrapassada.

A maneira mais simples de se implementar esse limite é com um resistor em série com o Led, assim caso a corrente circulante aumente, vai aumentar a queda de tensão sobre o resistor, o que diminui a tensão sobre o Led, o que força a diminuição da corrente circulante.

Paulo

MOR_AL · 1 de junho de 2019

@ilovepic

Em 30/05/2019 às 18:20, ilovepic disse:

Estou-me debatendo aqui com uma explicação teórica.

Muito bem, aqui vai ela.

Observe a figura.

O circuito tem uma fonte de tensão de valor Vcc (volts), tem um resistor de valor R (ohms) e tem um diodo led.

Pelo circuito passa uma corrente i (amperes), que produz uma tensão Vled (V) sobre o led.

Pelas leis de Kirshoff, O somatório das tensões em uma malha é zero.

Daí vem a primeira equação.Ela é a equação de uma reta, mas ainda não está no formato matemático da reta que é:

y = ax + b

onde "y" é a corrente "i" do circuito, "x" é a tensão "Vled". "a" é o coeficiente angular da reta. O arco cuja tangente é "a" é o ângulo teta, a inclinação da reta nos eixos cartesianos. Vide os eixos "Vled" e "i".

'b" é o coeficiente linear da reta.

Agora vamos manusear a equação para chegar no formato da equação da reta y = ax + b.

Coloquei "Ri" para o lado direito da equação. É a segunda equação.

Explicitei "i". É a equação contornada com o retângulo vermelho.

Como é a equação de uma reta, bastam dois pontos no eixo cartesianos pertencentes à reta, para determinar ela.

Então supus que i = 0 e tirei Vcc = Vled. Primeira equação dentro da chave. Ponto da reta P1(Vcc, 0).

Supus Vled = 0 e tirei i = Vcc/R. Segunda equação dentro da chave. Ponto da reta P2(0,Vcc/R).

Observe as duas setas indicando os dois pontos nos eixos cartesianos.

A equação da reta no formato matemático y = ax + b se encontra a seguir. (Vled é o x e fica fora do coeficiente angular).

O ângulo de inclinação da reta é o símbolo grego teta e sua expressão se encontra em vermelho. Há um equívoco lá. Onde se vê Vled, deve-se substituir por 1. O sinal negativo significa que o valor de teta é superior a 90º e inferior a 180º.

Bom. Agora é que começa a interpretação.

Suponha que o resistor R = 0 e Vcc = Vled. Observe a equação contornada por um retângulo vermelho.

Vai chegar em i = 0 / 0. Ou seja um valor indeterminado. Mas como Vcc = Vled e i = 0, isso determina um ponto da nova reta.

O ponto logo abaixo do tracejado vermelho.

Na equação do ângulo teta, com R = 0, a tangente dá infinito e o ângulo teta vai dar 90º. Ou seja, a corrente dessa reta tende ao infinito. MAS a curva vermelha do gráfico é a curva (V x I) do led. Então a corrente "i" passa a ficar limitada APENAS pela curva do led e pelo valor de Vcc, certo?

Sabemos que a corrente passando em qualquer dispositivo semicondutor o faz esquentar. A curva do led fica como se fosse desviada para a esquerda (não é totalmente verdade).

Como Vcc não mudou, então a corrente vai subir até um novo ponto a curva do led.

Agora suponhamos que Vcc aumente um pouco. Também a nova corrente no led vai ser maior.

Então se observa que a corrente no led é muito dependente tanto do valor de Vcc como da curva v x i do led.

Agora faça R diferente de zero e aumente um pouco Vcc. A solução do ponto de operação sob a curva do led passa a ser uma tensão de valor entre Vled = Vcc e zero, no eixo horizontal e uma corrente de valor entre i = Vcc/R e zero.

São os pontos que os tracejados vermelhos interceptam os eixos.

Aí já há uma limitação de corrente no led, mas não acabou.

Imagine que o led esquente e a nova curva se desloque para a esquerda. A nova corrente no led certamente será menor que no caso da ausência do resistor, já que a reta passou de vertical para inclinada. Trace um esboço do que falei e você vai ver que é verdade.

Agora imagine que Vcc também aumentou. A nova reta vai ser paralela à reta anterior e também vai limitar o aumento da corrente.

É assim que o resistor limita a corrente no led. Ele não impede o seu aumento (ou diminuição), mas limita muito a variação da corrente.

Agora faça uma suposição ideal. R vale infinito e Vcc também é um valor muito grande. Tão grande que a corrente vai valer praticamente Vcc / R. Vcc é muito maior que a tensão de polarização do led. Ora a reta passa a ser horizontal e não haverá variação da corrente no led, nem quando Vcc variar e nem quando o led esquentar e a curva dele migrar para a esquerda (ou direita).

A fonte Vcc e o resistor R formam uma fonte de corrente ideal.

A reta que tratamos até aqui tem um nome muito comum no meio eletrônico. É a "Reta de Carga" do circuito.

MOR_AL

adicionado 49 minutos depois

Seguem os dois casos.

A primeira figura mostra a pequena variação da corrente, quando tem um resistor, mas a temperatura no led aumenta.

A segunda figura mostra a grande variação de corrente quando R = 0 e Vcc varia de 1,80V para apenas 1,85V.

MOR_AL