为什么要用一个共同的发射器来驱动LED?


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我看过针对初学者的教程,提出了在没有足够电流驱动的情况下从某种东西驱动LED的方法是:

原理图A
(选项A)

但是为什么不这样:

示意图B
(选项B)

选项B似乎比选项A有一些优势:

  • 组件更少
  • 晶体管不饱和,导致更快的关断
  • LED中充分利用了基极电流,而不是使基极电阻发热

选项A的优势似乎很少:

  • 使负载更靠近供电轨

但是,当Vcc明显大于LED的正向电压时,这无关紧要。因此,鉴于这些优点,为什么选择A选项呢?我忽略了什么?


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这是无效的问题,因为它是基于错误的假设,或者至少没有证据证明该问题所基于的前提。我经常把LED放在发射器脚上。当有足够的电压可用时,我将电阻器放在发射极上,将LED放在集电极上。这就造成了电流吸收,因此只要电源电压足够高以达到总电压,电源电压就无关紧要,而不会引起过多的耗散。这是处理变化的货源的好方法。修复,我将撤消-1。
Olin Lathrop

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@OlinLathrop我想我会在这里备份Phil,并说我不记得上次看到在线的LED驱动电路原理图,该电路是发射极跟随器。对于祖传证据,在Google图片中搜索“ LED驱动器原理图”会产生普通发射极和开关模式解决方案的组合。
W5VO

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@ W5VO:就像我说的那样,我经常不那样做。人们在互联网上提出的建议并没有太多有用的证据。问为什么一群知名人士发布特定类型的答案并不是一个真正有用的问题,但我想我还是会去回答。
奥林·拉斯洛普

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@OlinLathrop你必须写,因为回答这个
Kortuk

顺便说一句,大多数电气工程师根本不会使用双极结型晶体管。如果使用N沟道MOSFET接地,那么所有这些问题都会消失。您可以在LED的前面或后面放置电阻,没关系。
Gregg

Answers:


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我会说选项A的“陷阱”更少。我会向电子技术水平不高的人推荐选项A,因为没有太多可以阻止它工作的因素。为了使选项B可行,必须满足以下条件:

  • VCC大号Ëð必须等于VCCCØñŤ[RØ大号
  • VCC必须大于VF大号Ëð+VË
  • 它是BJT设备特有的拓扑

这些条件并不像它们最初看起来的那样普遍。例如,在第一个假设的情况下,这排除了与逻辑电源分开的负载的任何辅助电源。当您开始谈论 > 3.0 V的蓝色或白色LED 以及控制器的电源电压低于5.0 V时,它也开始限制单个LED 的值。我认为另一件事是您可以如果您想消除基极电流,并不能真正用MOSFET替代选项B中的BJT。VCCVF

此外,计算您的负载电阻更加复杂(略有限制,但仍然如此)。使用选项A,您可以使用类似方法,例如“考虑使晶体管像开关一样工作”。这很容易理解,然后您可以使用熟悉的方程式来计算。[RØ一种d

[RØ一种d=VCC-VF大号Ëð一世大号Ëð

将其与选项B所需要的进行比较,难度略有增加:

[RØ一种d=VCC-VF大号Ëð-VË一世大号Ëð


再加上通常不需要选项B的优点。除了减少零件数量外,选项A的基本电流不应使功耗增加超过10%,并且LED很少(无定性的猜测)足够快地驱动BJT饱和。


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如果要在第二个方程式中包含V_be,那么公平地说,您需要在第一个方程式中包含V_ce(sat)。
戴夫·特威德

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@DaveTweed当然,您仍然有Vce,但是在饱和状态下它可以小于0.1V。LED的正向压降或电源的变化可能很大。我认为这是计算的障碍,可以放心地忽略它。但是,当面对低Vf LED(红色,IR)或低电源电压时,Vbe非常重要,因为它要大得多。我能想到的情况很重要,但没有一个射极跟随器也能正常工作的情况。
W5VO

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我不知道您是否可以说它是BJT所独有的-MOSFET也可以用作源极跟随器,但是我认为BJT在大多数方面都做得更好。
Phil Frost

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@PhilFrost也许最好说它特别适合 BJT。MOSFET在相同的基本输入配置和电路拓扑结构下不会给您相同的行为。这并不是说您无法使其正常运行,但这并不等同。
W5VO

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选项“ B”的一个更好的变化是将LED与集电极串联,而电阻与发射极串联。

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

这将晶体管变成受控的电流吸收器,电流由电阻两端的基极电压减去V BE决定。基本电压通常来自微控制器的数字输出,该数字输出由调节器提供,因此其值受到严格控制。例如,如果您使用3.3V逻辑,并具有270Ω电阻,则通过LED可获得10 mA的电流。

LED的阳极(甚至一长串LED)由较高的电压供电(甚至不需要调节),并且LED两端不出现的任何电压降都会出现在LED的两端。晶体管。


我想我正在考虑只有+ 5V电源可用的情况,但这是一个好点,当可用的电压高于逻辑电压时。我想,人们可以随时添加抗底座,使分压器,也和具有相同的零件数选项A.
菲尔·弗罗斯特

@Dave您可以添加一个示意图来显示选项“ B”的变化吗?对视觉会有帮助。
JYelton 2013年

@JYelton我刚刚做了。希望我做对了。
Phil Frost

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选项B要求将控制信号的电压升高到高于LED降压加上基极/发射极降压的电压。如果您的控制驱动器能够以高于LED降压加上晶体管基极/发射极降压的电压工作,那么选项B将有效。

另一方面,如果电源轨足够高且未达到基极/集电极击穿电压,则选项A可以轻松驱动任何LED压降。

还请记住,如果您打算串联驱动多个LED,则必须将所有LED的压降加起来。


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考虑到TTL输出拉高的能力有限,因此选项A在当时是最安全的。今天的教育者可能正在学习……
Brian Drummond

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选项A是整洁的ON / OFF开关。当BJT饱和时,LED电流基本上取决于Vcc和R3,因此LED将具有恒定的亮度。

选项B是“发射极跟随器”,它使LED电流取决于输入电压,因为VE为Vin -0.7。

如果要控制LED电流和亮度,则选项B很好。但多数情况下,最好使用选项A和PWM方案(更准确)


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为什么选项B不太适合PWM控制?我认为它更适合。其中,选项B不显示存储延迟
Phil Frost 2014年

菲尔(Phil),在常见的PWM频率下,存储延迟通常可以忽略不计,尤其是如果我们要控制LED亮度,那么几kHz就可以了。其次,PWM驱动器通常是可以以3V3或更低电压运行的微控制器(在5V电压下已经很少)。您可能没有足够的电压来驱动EF配置。

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我不相信您的隐含假设,即通常的方法是使用通用发射器配置。但是,让我们假设这是真的。讨论各种方法的优点是不值得的,因为无论如何这都不是您的问题。

我认为原因是公共发射器配置在概念上很明显,并且仅此而已。请记住,谁在您“在互联网上的某处看到”中写下了此类建议。使用适用于特定设计的任何方法而没有想到的人,即使是这个问题,也不会考虑编写有关如何驱动LED的网页。是只花了两天时间的人,弄清楚了传输器的哪条腿是收集器,发射器和基本物体,然后花了一周的时间使微控制器代码闪烁LED,以自豪地将Looky me张贴在世界各地,我确实让我的LED闪烁了!!! 对于那些人来说,普通的发射器配置在概念上是显而易见的。

常见的发射极是如何使用双极晶体管的典型案例。晶体管如何提供放大更为明显。对于新手来说,发射极跟随者甚至更糟的是,使用双极作为受控电流吸收器,听起来像是高级概念。


您能否将第二段换成第三段,然后再解释一下什么使BJT成为受控电流吸收器?这将使您的答案更有价值。谢谢。
try-catch-finally

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@try:那将成为问题的话题,这就是为什么一种方法更普遍地“在互联网上可见”。
Olin Lathrop
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