Dlaczego napędzać diody LED wspólnym emiterem?

Widziałem tutoriale skierowane do początkujących, które sugerują sposób na sterowanie diodami LED z czegoś bez wystarczającej ilości prądu:

(opcja A)

ale dlaczego nie to:

(opcja B)

Opcja B wydaje się mieć pewne zalety w porównaniu z opcją A:

• mniej komponentów
• tranzystor nie nasyca się, co prowadzi do szybszego wyłączenia
• prąd bazowy jest dobrze wykorzystywany w diodach LED, zamiast rozgrzewać rezystor bazowy

a zalet opcji A wydaje się niewiele:

• przybliża ładunek do szyny zasilającej

ale gdy Vcc jest znacznie wyższe niż napięcie przewodzenia diody LED, nie ma to większego znaczenia. Biorąc pod uwagę te zalety, dlaczego miałaby być preferowana opcja A? Coś, co przeoczam?

Twierdziłbym, że jest mniej „gotcha” z opcją A. Poleciłbym opcję A osobom o nieznanych umiejętnościach w dziedzinie elektroniki, ponieważ nie ma wiele rzeczy, które mogłyby powstrzymać jej działanie. Aby opcja B była wykonalna, muszą być spełnione następujące warunki:

• $V_{CC_{LED}}$ musi być równe$V_{CC_{CONTROL}}$
• $V_{CC}$ musi być większa niż$V_{f_{LED}} + V_{BE}$
• Jest to topologia unikalna dla urządzeń BJT

Warunki te nie są tak uniwersalne, jak mogłoby się wydawać. Na przykład przy pierwszym założeniu wyklucza to wszelkie pomocnicze źródło zasilania dla obciążenia, które jest oddzielone od zasilacza logicznego. Zaczyna również ograniczać wartości dla pojedynczej diody LED, gdy zaczniesz mówić o niebieskich lub białych diodach LED o > 3,0 V i kontrolerze zasilającym mniej niż 5,0 V. I myślę, że drugą rzeczą jest to, że możesz Naprawdę zastąp BJT w opcji B MOSFETEM, jeśli chcesz wyeliminować ten prąd bazowy.$V_{CC}$$V_f$

Ponadto obliczenie odporności na obciążenie jest bardziej skomplikowane (nieznacznie, ale nadal). Dzięki opcji A możesz użyć analogii, takiej jak „rozważ tranzystor działający jak przełącznik”. Jest to łatwe do zrozumienia, a następnie możesz użyć znanych równań do obliczenia .$R_{load}$

$R_{load}=\dfrac{V_{CC}-V_{f_{LED}}}{I_{LED}}$

Porównaj to z tym, co jest wymagane dla opcji B, a poziom trudności jest nieznaczny:

$R_{load}=\dfrac{V_{CC}-V_{f_{LED}}-V_{BE}}{I_{LED}}$

Połącz to z faktem, że zalety opcji B często nie są potrzebne. Oprócz zmniejszonej liczby części, prąd bazowy z opcji A nie powinien zwiększać zużycia energii o więcej niż 10%, a diody LED rzadko (bezpodstawne przypuszczenie jakościowe) są napędzane wystarczająco szybko, aby nasycenie BJT miało znaczenie.

Jeszcze lepszą odmianą opcji „B” jest ustawienie szeregowe diody LED razem z kolektorem, pozostawiając rezystor szeregowy z emiterem.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

To przekształca tranzystor w kontrolowany odbiornik prądu, w którym prąd jest określany przez napięcie podstawowe minus V _BE na oporniku. Napięcie podstawowe zwykle pochodzi z wyjścia cyfrowego mikrokontrolera, który jest zasilany z regulatora, więc jego wartość jest ściśle kontrolowana. Na przykład, jeśli używasz logiki 3,3 V i masz rezystor 270 Ω, dostaniesz ładne 10 mA przez diodę LED.

Anoda LED (lub nawet długi ciąg LED) jest zasilana z wyższego napięcia (które nawet nie wymaga regulacji), a każdy spadek napięcia, który nie pojawia się na diodach, pojawia się na tranzystor.

Opcja B wymaga podniesienia sygnału sterującego do napięcia wyższego niż napięcie spadania diody LED powiększone o napięcie opadania bazy / emitera. Jeśli sterownik sterujący może pracować przy wyższym napięciu niż napięcie spadające diody LED plus napięcie spadające podstawy tranzystora / emitera, opcja B byłaby ważna.

Z drugiej strony opcja A może z łatwością napędzać dowolne spadające napięcie LED, zakładając, że szyna zasilająca jest wystarczająco wysoka i nie osiągniesz napięcia przebicia bazy / kolektora.

Pamiętaj również, że jeśli zamierzasz zasilać szereg diod LED szeregowo, musisz zsumować wszystkie napięcia opadania diod LED.

Opcja A to czysty przełącznik ON / OFF. Gdy BJT jest nasycony, prąd LED zależy zasadniczo od Vcc i R3, więc LED będzie miał stałą jasność.

Opcja B jest „popychaczem emitera” i powoduje, że prąd LED zależy od napięcia wejściowego, ponieważ VE byłoby Vin -0,7.

Opcja B jest dobra, jeśli chcesz kontrolować prąd i jasność diody LED. Ale w większości przypadków lepiej jest to zrobić z opcją A i schematem PWM (dokładniej)

Nie jestem przekonany o twoim domniemanym założeniu, że zwykłym sposobem jest użycie wspólnej konfiguracji emitera. Załóżmy jednak, że to prawda. Nie warto zagłębiać się w zalety różnych podejść, ponieważ i tak nie jest to twoje pytanie.

Myślę, że powodem jest to, że wspólna konfiguracja emitera jest koncepcyjnie oczywista i nie ma w tym nic więcej. Pamiętaj, kto pisze tego rodzaju porady, które „gdzieś widzisz w Internecie”. Facet, który korzysta z dowolnej metody odpowiedniej dla danego projektu, nawet mu się to nie zdarza, to nawet nie jest problem, nie pomyśli o napisaniu strony internetowej o tym, jak prowadzić diodę LED. To osoba, która właśnie spędziła 2 dni zastanawiając się, które nogi tranzystora to kolektor, emiter i podstawa, a następnie tydzień, w którym kod mikrokontrolera miga diodą LED, która z dumą opublikuje Looky me world, Skończyłem mrugać diodą LED !!! Dla tych osób wspólna konfiguracja emitera jest koncepcyjnie oczywista.

Wspólnym emiterem jest rodzaj plakatu na temat używania tranzystora bipolarnego. Bardziej oczywiste jest, w jaki sposób tranzystor zapewnia wzmocnienie. Dla początkującego, obserwatora emiterów, a nawet gorzej, używanie bipolarnego jako kontrolowanego odbiornika prądu, brzmi jak zaawansowane koncepcje.