Perché la maggior parte delle strisce LED RGB sono anodi comuni anziché catodi comuni?

Perché la maggior parte delle strisce LED RGB sono anodi comuni anziché catodi comuni?

Il motivo per cui l'anodo comune è più comune è perché è più facile assorbire la corrente piuttosto che procurarla. Con un anodo comune o un catodo comune avrai un terminale collegato direttamente a un'alimentazione per tutti i LED e l'altro lato con la resistenza del contagocce e un transistor di controllo per pin (o uscite IC che sono transistor all'interno) o che affondano o si alimentano una corrente.

I transistor NMOS / NPN sono più forti in generale, più comuni come discreti e sono migliori nell'affondare la corrente rispetto all'approvvigionamento. Sono necessari transistor PMOS / PNP per alimentare la corrente (pull up) in modo efficace, ma saranno comunque più deboli in fase di approvvigionamento rispetto a un transistor N equivalente che affonderebbe. Pertanto, la soluzione migliore è quella di collegare un anodo comune all'alimentazione positiva e alla corrente di assorbimento da ciascun LED utilizzando transistor NMOS.

I circuiti integrati più vecchi erano progettati esclusivamente con transistor N per motivi di velocità, e quindi erano molto più bravi a reperire corrente che a sprofondarla. Ciò era particolarmente vero per la logica TTL utilizzata nei chip della serie 74LS (ancora ampiamente utilizzata come chip di interfaccia). Un 74LS00 è progettato per affondare 4-8 mA, ma sorgente solo 0,4 mA.

I moderni circuiti integrati CMOS sono molto più simmetrici (un ATMEGA328 in un Arduino può generare o affondare 20mA) poiché utilizzano PMOS più grandi di NMOS per bilanciare le differenze fondamentali, ma la convenzione dell'anodo comune è ben stabilita.

EDIT (Ulteriori informazioni): se invece stai costruendo una matrice, dovrai disporre sia dei transistor di source che di sink attuali. In questo caso può essere meglio avere più dispositivi nel catodo comune e meno su un anodo comune. L'idea qui è di avere alcuni dispositivi NMOS grassi che affondano molte correnti di LED e molte fonti deboli (pin I / O) che guidano alcuni LED ciascuno. Naturalmente con le comuni strisce di anodi puoi usare anche dispositivi PMOS grassi.

Posso suggerire un paio di ragioni per cui l'anodo comune è preferito:

1. Cablaggio più sicuro. Un filo che completa il circuito per un dispositivo remoto spesso deve percorrere una certa distanza in condizioni di stress meccanico. È preferibile che quel filo sia alla tensione di terra piuttosto che alla tensione di alimentazione, quindi se si mette in cortocircuito verso il telaio o altri fili c'è meno pericolo.

   Questo, in combinazione con l'uso consueto dell'alimentazione a tensione positiva piuttosto che negativa, porta a favorire catodi separati per i LED.

2. Transistor NPN più facili da fabbricare rispetto a PNP. I transistor NPN (in silicio) hanno avuto un rapporto prezzo / prestazioni migliore rispetto ai transistor PNP, come spiegato in questo articolo casuale qui: [Perché i transistor NPN sono preferiti al PNP?] ( Http://www.madsci.org/posts/archives /2003-05/1051807147.Ph.r.html ). Sono le configurazioni di commutazione e amplificazione possibili con ogni tipo di BJT che fa parte di ciò che ha motivato la preferenza per le tensioni di alimentazione positive.

   E ai fini della commutazione, un transistor BJT deve essere utilizzato nella configurazione dell'emettitore comune, che, per NPN utilizzato con alimentazione positiva, significa commutare il lato inferiore (catodo) del LED.

Non sono riuscito a trovare ragioni definitive , ma mi sono imbattuto in:

È sempre stata la mia tesi e la mia tecnica di progettazione ad affondare la corrente laddove possibile, piuttosto che a procurarla, quindi preferisco l'anodo comune laddove possibile per display e altri dispositivi guidati e scrivo tutte le routine del firmware per fornire i minimi per l'esecuzione piuttosto che i massimi. i motivi sono ovvi sulla maggior parte delle schede tecniche che la maggior parte dei dispositivi può affondare più di quanto possano procurarsi.

- EEng ( fonte )

Può darsi che il leggero vantaggio offerto dall'affondamento della corrente rispetto all'approvvigionamento per la maggior parte dei dispositivi, porti i produttori più spesso a progettare display in una configurazione di anodo comune.

Nella mia esperienza è più facile cambiare il lato negativo.

Molti componenti elettronici avranno requisiti di tensione diversi. Quando si collegano molto insieme (ad esempio, una striscia LED o LED e un microcontrollore) probabilmente avranno una messa a terra comune, ma una tensione di alimentazione diversa. La maggior parte dei regolatori di tensione avrà una terra comune, un ingresso ad alta tensione e un'uscita a bassa tensione.

Per commutare il catodo (o terra o lato 0 V) ​​è possibile utilizzare un livello MOSFET a canale logico. Ciò richiederà che il gate vada a qualche volt sopra 0 V affinché il transistor sia acceso e 0 V affinché sia ​​spento. Questo è in genere abbastanza facile per i microcontrollori che vanno a 3,3 o 5 V.

Per commutare l'anodo (o il lato positivo), per un dispositivo che funziona a una tensione più alta (diciamo 12 V), useresti un MOSFET a canale p a livello logico. Ciò richiede di fornire un intervallo da 0 V a qualche volt al di sotto del livello di alimentazione (12 V). Ciò significa che un microcontrollore da 3,3 V o 5 V non è in grado di controllare direttamente il transistor. Invece è necessario aggiungere ulteriori dispositivi come un MOSFET a canale n e alcuni resistori o un optoisolatore e alcuni resistori e così via. L'altra opzione sarebbe quella di avere una tensione positiva comune di 0 V e che le tensioni negative siano negative (quindi -3,3 o -5 V per un microcontrollore e -12 V per i LED), ma ciò richiede quindi di assicurarsi che le tensioni negative non sono collegate direttamente,

Pertanto, la commutazione del catodo è in genere molto più semplice.

Perché vuoi controllare i colori individualmente, ciò rende un semplice anodo (e quindi singoli catodi) un modo più semplice per cambiarli.

Probabilmente come qualsiasi altra cosa, le mani invisibili del libero mercato hanno spostato sia i produttori che i consumatori verso l'anodo comune semplicemente perché più persone hanno acquistato l'anodo comune. Quasi come la teoria dell'origine delle specie di Darwin. Due animali non possono occupare la stessa nicchia, uno dominerà l'altro. Perché AC ha vinto su DC? Perché VHS ha vinto su Betamax? Lettori MP3 Flash generici vs Zune vs iPod? Perché uno era favorito rispetto all'altro e i produttori lo seguivano.

Le strisce LED sono diverse dalle normali parti elettroniche, poiché vi sono molti acquisti diretti da parte dell'utente finale e dei consumatori. E i produttori di produzione di massa che hanno copiato le offerte iniziali produrranno solo ciò che è redditizio.

I produttori vedono i consumatori che acquistano l'anodo comune, quindi producono di più. I consumatori vedono più anodo comune, acquistano di più. Pollo o uovo, il risultato finale è lo stesso.