Perché uno dovrebbe guidare i LED con un emettitore comune?

Ho visto tutorial rivolti ai principianti che suggeriscono che il modo di guidare un LED da qualcosa senza abbastanza unità attuale è questo:

(opzione A)

ma perché non questo:

(opzione B)

L'opzione B sembra avere alcuni vantaggi rispetto all'opzione A:

• meno componenti
• il transistor non si satura, portando a uno spegnimento più rapido
• la corrente di base viene utilizzata nel LED, anziché riscaldare la resistenza di base

e i vantaggi dell'opzione A sembrano essere pochi:

• avvicina il carico alla guida di alimentazione

ma quando Vcc è significativamente maggiore della tensione diretta del LED, questo non ha importanza. Quindi, dati questi vantaggi, perché dovrebbe essere preferita l'opzione A? Qualcosa che sto trascurando?

Direi che ci sono meno "gotcha" con l'opzione A. Raccomanderei l'opzione A a persone con un'elettronica sconosciuta perché non ce ne sono molte che possono impedirne il funzionamento. Affinché l'opzione B sia praticabile, devono essere vere le seguenti condizioni:

• $V_{CC_{LED}}$ deve essere uguale a$V_{CC_{CONTROL}}$
• $V_{CC}$ deve essere maggiore di$V_{f_{LED}} + V_{BE}$
• È una topologia unica per i dispositivi BJT

Queste condizioni non sono così universali come potrebbero sembrare. Ad esempio, con il primo presupposto, questo esclude qualsiasi alimentatore ausiliario per il carico che è separato dall'alimentatore logico. Inizia anche a restringere i valori di per un singolo LED quando inizi a parlare di LED blu o bianchi con > 3.0 V e un controller che sta esaurendo una fornitura inferiore a 5,0 V. E penso che l'altra cosa sia che puoi sostituisci davvero il BJT nell'opzione B con un MOSFET se volessi eliminare quella corrente di base.$V_{CC}$$V_f$

Inoltre, è più complicato (marginalmente, ma comunque) calcolare la resistenza del carico. Con l'opzione A, è possibile utilizzare un'analogia come "considerare il transistor per funzionare come un interruttore". Questo è facile da capire, quindi puoi usare equazioni familiari per calcolare .$R_{load}$

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

Confrontalo con quanto richiesto per l'opzione B e c'è un aumento marginale in difficoltà:

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

Abbinalo al fatto che spesso non sono necessari i vantaggi dell'opzione B. A parte il numero ridotto di parti, la corrente di base dell'opzione A non dovrebbe aumentare il consumo di energia di oltre il 10% e i LED raramente (ipotesi qualitativa non comprovata) sono guidati abbastanza velocemente per la saturazione di BJT.

Una variazione ancora migliore sull'opzione "B" è quella di mettere il LED in serie con il collettore, lasciando il resistore in serie con l'emettitore.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Ciò trasforma il transistor in un dissipatore di corrente controllato, dove la corrente è determinata dalla tensione di base, meno V _BE , attraverso il resistore. La tensione di base normalmente proviene da un'uscita digitale di un microcontrollore, che viene alimentato da un regolatore, quindi il suo valore è strettamente controllato. Ad esempio, se stai usando una logica da 3,3 V e hai una resistenza da 270 Ω, otterrai un bel 10 mA attraverso il LED.

L'anodo del LED (o anche una lunga serie di LED) è alimentato da una tensione più alta (che non ha nemmeno bisogno di essere regolato) e qualsiasi caduta di tensione che non appare attraverso i LED appare attraverso il transistor.

L'opzione B richiede che il segnale di controllo sia aumentato a una tensione superiore alla tensione di caduta del LED più la tensione di caduta della base / dell'emettitore. Se il driver di controllo è in grado di funzionare a una tensione superiore alla tensione di caduta del LED più la tensione di caduta della base / emettitore del transistor, l'opzione B sarebbe valida.

L'opzione A d'altra parte può facilmente guidare qualsiasi tensione di caduta del LED, supponendo che la guida di alimentazione sia sufficientemente alta e non si raggiunga la tensione di rottura base / collettore.

Inoltre, tenere presente che se si intende guidare più LED in serie, è necessario sommare tutte le tensioni di caduta dei LED.

L'opzione A è un interruttore ON / OFF pulito. Quando BJT è saturo, la corrente del LED dipende sostanzialmente da Vcc e R3, quindi il LED avrà una luminosità costante.

L'opzione B è un "seguace emettitore" e fa sì che la corrente del LED dipenda dalla tensione di ingresso, poiché VE sarebbe Vin -0.7.

L'opzione B è buona se si desidera controllare la corrente e la luminosità del LED. Ma la maggior parte delle volte, è meglio farlo con l'opzione A e uno schema PWM (più accurato)

Non sono convinto del tuo presupposto implicito che il solito modo è usare una configurazione di emettitore comune. Tuttavia, supponiamo che sia vero. Non vale la pena entrare nei meriti dei vari approcci poiché non è comunque questa la tua domanda.

Penso che il motivo sia che la configurazione dell'emettitore comune è concettualmente ovvia, e c'è poco più di questo. Tieni presente chi scrive questo tipo di consigli che "vedi su Internet da qualche parte". Il ragazzo che utilizza qualsiasi metodo sia appropriato per il particolare progetto senza che ciò accada a lui, questo è anche un problema, non penserà di scrivere una pagina web su come guidare un LED. È la persona che ha appena trascorso 2 giorni a capire quali gambe del transitor sono il collettore, l'emissore e la base-a-ma-cosa, quindi una settimana a far lampeggiare il codice del microcontrollore sul LED che pubblicherà con orgoglio il mondo Looky me, Ho fatto lampeggiare un LED !!! Per quelle persone, la configurazione dell'emettitore comune è concettualmente ovvia.

L'emettitore comune è una specie di custodia per poster su come usare un transistor bipolare. È più ovvio come il transistor fornisca l'amplificazione. Per i principianti, seguaci di emettitori e, peggio ancora, usando un bipolare come un dissipatore di corrente controllato, sembrano concetti avanzati.