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Lチカを PNP 型トランジスタで駆動する

今回は L チカを行うための LED 駆動回路を PNP 型トランジスタで作ってみます。
といっても、基本的な考え方は NPN 型トランジスタの場合と同じ。違いは「電流の流れる方向が逆になる」ということです。

NPN 型と PNP 型をくらべてみる

PNP型トランジスタの場合
NPN型トランジスタの場合

PNP 型トランジスタは 2SA1015 です。このトランジスタは NPN 型の 2SC1815 とコンプリメンタリ、つまり同等の性能を持っているトランジスタです。

PNP 型と NPN 型とでは、回路の上下が逆になっていることがわかるでしょうか。

NPN 型では、電源から LED を通ってコレクタに入り、エミッタから GND へ流れます。PNP 型は、電源からエミッタへ入り、コレクタから流れ出て LED を通って GND へ流れます。
電流の方向は逆ですが、考え方は同じなので抵抗器の定数は同じになっています。

ソース回路とシンク回路

もうひとつ大切な、異なる点があります。それは、Arduino の 13 番ピンの動作です。

NPN 型では 13 番ピンはソース回路 (電流を吐き出す回路) になっています。13 番ピンが HIGH になると、13 番ピンからベースへ電流が流れ出てトランジスタが ON になり、LED が点灯します。
対して、PNP 型では 13 番ピンはシンク回路、電流が吸い込まれる回路です。この場合は 13 番ピンが LOW になったときにベースから 13 番ピンへ電流が流れ込んでトランジスタが ON になり、LED が点灯します。

NPN 型と PNP 型、どちらを使う?

回路の違いはわかったけど、じゃあ、どっちを使えばいいの? って話。

13 番ピンが HIGH のときに LED を点灯させるか、LOW のときに点灯させるか。それはスケッチを書き換えればどっちでもいけます。でも、「HIGH」=「点灯」って決めたほうが、スケッチはわかりやすくなるかもしれないですね。
日本ではシンク回路が多いけど、海外ではソース回路がよく使われるって話も聞きます。
安全性ってこともあります。たとえば 13 番ピンからベースへつながるラインが GND とショートした場合、ソース回路では LED は消灯しますが、シンク回路では点灯します。本格的に回路を設計する場合、どちらがいわゆる「フェイルセーフ」なのかを考えておく必要があります。

それから、たとえば 7 セグメント LED をダイナミック点灯させるようなとき、7 セグメント LED がアノードコモンかカソードコモンかによって、どちらにするかが決まります。

左図は 7 セグメント LED をダイナミック点灯させる回路ですが、アノードコモンのものを使っているのでデジットドライブに PNP 型トランジスタを使用しています。
これがもしカソードコモンの 7 セグメント LED ならば、NPN 型トランジスタを選ぶことになります。

どちらにするかはお好み次第 (^_^;)

話がちょっと難しくなってしまいました。
でも、どちらを使っても基本的に同じことができます。手持ちのトランジスタが NPN 型ならそれを使えば良いし、動作をひっくり返したければ PNP 型を利用してみます。他の部品の仕様によって必然的にどちらかに決まるときもあります。
その時々の事情によってお好きな方を選べば良いでしょう。また、違うタイプのトランジスタだったらどんな回路になるかなと考えてみるのも、良い勉強になると思います。

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