マイコンで高輝度LEDを直接光らせる方法はありますか？：Q&Aで学ぶマイコン講座（6）（3/3 ページ）

[菅井 賢，STマイクロエレクトロニクス]

大電流ポートを2本使ってLEDを駆動する場合

　高輝度LEDでは25mA以上の電流を流すものもあります。そのような場合、大電流ポート1本ではLEDは駆動できません。例えば定格電流が50mAのLEDを考えてみましょう。

図5：LED駆動回路例（マイコンのGPIOを2本使う場合）

　8割の電流を流すとすると50mA×0.8＝40mAになります。従って、I＝40mAで計算します。順方向電圧Vfは、先ほどと同じ1.4Vで計算してみましょう。I＝40mAの場合、制限抵抗Rは（Vs-Vf）/Iの式で求められますので、R＝（3.0V-1.4V）/40mA＝40Ωになります。今回は2つのNMOSを並列で使いますので、1つのNMOSに流れる電流値は40mA÷2＝20mAです。先ほどと同じ20mAが流れるのでオン抵抗は65Ωになります。従って、2つのNMOSの合成抵抗は、65Ω÷2＝32.5Ωになります。R＝40Ωから32.5Ωを引くと7.5Ωになりますので、直列に接続する抵抗は7.5Ωになります。

　2つのGPIOから同時に“Low”を出力するとLEDは点灯し、“High”を出力すると消灯します。

　このように2つの大電流ポートのGPIOを使うと、50mAのLEDでも駆動できます。

注意点

（1）絶対最大定格値は守る

　先ほどの例に使用したSTM32の絶対最大定格値の表（図4-b）に、I_VDDというパラメータがあります。これはマイコンの電源に流すことができる最大電流値です。表を見ると、この値は150mAです。大電流ポートを使って複数個のLEDを同時に点灯させることはできますが、その場合には、この電流値を超えないようにしないといけません。この電流値を超えるとマイコンが損傷したり、ラッチアップを起こしたりします。

（2）PMOSを使う場合

　今回はNMOSをスイッチ素子として使用しましたが、PMOSの大電流ポートがあれば、PMOSを使うことも可能です。計算の原理も同じですので、VDD-V_OHとI_OHを使って、PMOSのオン抵抗を求めます。

（3）実際の回路設計

　今回使用した特性数値は例ですので、実際に回路設計を行う場合は、LEDの特性とマイコンのGPIOの特性をデータシートやマニュアルで調べてください。LEDやマイコンのGPIOには、いろいろな種類がありますので、適正な値を使用しないと損傷する恐れがあります。

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