Mengapa satu drive LED dengan emitor umum?


52

Saya telah melihat tutorial yang ditujukan untuk pemula menyarankan cara untuk mengarahkan LED dari sesuatu tanpa cukup drive saat ini adalah ini:

skema A
(opsi A)

tapi kenapa tidak ini:

skema B
(opsi B)

Opsi B tampaknya memiliki beberapa keunggulan dibandingkan opsi A:

  • lebih sedikit komponen
  • Transistor tidak jenuh, menyebabkan turn-off yang lebih cepat
  • arus basis digunakan dengan baik di LED, bukannya membuat resistor basis hangat

dan keuntungan dari opsi A tampaknya sedikit:

  • membawa beban lebih dekat ke rel pasokan

tetapi ketika Vcc secara signifikan lebih besar dari tegangan maju LED, ini tidak masalah. Jadi, mengingat kelebihan ini, mengapa opsi A lebih disukai? Sesuatu yang saya abaikan?


3
Ini adalah pertanyaan yang tidak valid karena didasarkan pada asumsi yang salah, atau setidaknya tidak ada bukti untuk premis yang menjadi dasar pertanyaan. Saya sering meletakkan LED di kaki emitor. Ketika tegangan cukup tersedia, saya meletakkan resistor pada emitor dan LED pada kolektor. Itu membuat arus tenggelam sehingga tegangan suplai tidak masalah asalkan cukup tinggi untuk total tegangan dan tidak terlalu tinggi untuk menyebabkan pembuangan yang berlebihan. Ini cara yang baik untuk berurusan dengan persediaan yang bisa bervariasi. Perbaiki dan saya akan membatalkan -1.
Olin Lathrop

9
@ OlinLathrop Saya pikir saya akan mendukung Phil di sini dan mengatakan bahwa saya tidak ingat kapan terakhir kali saya melihat skema online untuk rangkaian drive LED yang merupakan pengikut emitor. Untuk bukti ancedotal, melakukan pencarian gambar google untuk "skema driver LED" menghasilkan kombinasi solusi common-emitor dan switch-mode.
W5VO

1
@ W5VO: Seperti yang saya katakan, saya sering tidak melakukannya seperti itu. Apa yang orang-orang acak sarankan di internet tidak banyak bukti yang berguna. Bertanya mengapa sekelompok orang terkenal memposting jenis jawaban tertentu sebenarnya bukan pertanyaan yang berguna, tapi saya kira saya tetap akan menjawabnya.
Olin Lathrop

11
@OlinLathrop Anda harus menulis jawaban karena ini
Kortuk

Sebagai tambahan, sebagian besar insinyur listrik tidak akan menggunakan transistor persimpangan bipolar sama sekali. Jika Anda menggunakan MOSFET saluran-N untuk beralih di tanah, semua masalah ini hilang. Anda dapat menempatkan resistor sebelum atau setelah LED, itu tidak masalah.
Gregg

Jawaban:


35

Saya berpendapat bahwa ada lebih sedikit "gotcha" dengan opsi A. Saya akan merekomendasikan opsi A kepada orang-orang dengan keterampilan elektronik yang tidak diketahui karena tidak banyak yang dapat mencegahnya bekerja. Agar opsi B layak, kondisi berikut ini harus benar:

  • VCCLED harus sama denganVCCCONTROL
  • VCC harus lebih besar dariVfLED+VBE
  • Ini adalah topologi unik untuk perangkat BJT

Kondisi ini tidak seuniversal yang pertama kali terlihat. Misalnya, dengan asumsi pertama, ini mengesampingkan catu daya tambahan untuk beban yang terpisah dari catu daya logika. Itu juga mulai membatasi nilai untuk satu LED ketika Anda mulai berbicara tentang LED biru atau putih dengan > 3.0 V dan pengontrol menjalankan pasokan kurang dari 5.0 V. Dan saya pikir hal lain adalah Anda dapat benar-benar mengganti BJT di opsi B dengan MOSFET jika Anda ingin menghilangkan arus basis itu.VCCVf

Selain itu, lebih rumit (sedikit, tetapi masih) untuk menghitung tahanan beban Anda. Dengan opsi A, Anda dapat menggunakan analogi seperti "pertimbangkan transistor untuk beroperasi seperti sakelar". Ini mudah dimengerti, dan kemudian Anda bisa menggunakan persamaan yang sudah dikenal untuk menghitung .Rload

Rload=VCCVfLEDILED

Bandingkan dengan apa yang diperlukan untuk opsi B dan ada sedikit peningkatan dalam kesulitan:

Rload=VCCVfLEDVBEILED


Pasangan itu dengan fakta bahwa keunggulan opsi B sering tidak diperlukan. Selain dari jumlah part yang dikurangi, arus basis dari opsi A seharusnya tidak meningkatkan konsumsi daya lebih dari 10%, dan LED jarang (perkiraan kualitatif tidak berdasar) didorong cukup cepat untuk kejenuhan BJT menjadi masalah.


2
Jika Anda akan memasukkan V_be dalam persamaan kedua Anda, maka dalam semua keadilan, Anda perlu memasukkan V_ce (sat) dalam persamaan pertama Anda.
Dave Tweed

3
@ DaveTweed Tentu, Anda masih memiliki VCE, tetapi dalam kejenuhannya bisa kurang dari 0,1 V. Penurunan ke depan LED Anda, atau catu daya Anda dapat sangat bervariasi. Saya berpendapat bahwa itu dalam kebisingan perhitungan dan dapat diabaikan dengan aman. Namun, Vbe signifikan ketika menghadapi LED Vf rendah (merah, IR) atau tegangan catu daya rendah karena jauh lebih besar. Saya bisa memikirkan situasi di mana itu akan menjadi masalah, tetapi tidak ada di mana seorang pengikut emitor akan bekerja juga.
W5VO

1
Saya tidak tahu apakah Anda dapat mengatakan itu unik untuk BJT - MOSFET juga berfungsi sebagai pengikut sumber, tapi saya kira BJT melakukannya dengan lebih baik, dalam banyak hal.
Phil Frost

1
@ PhilFrost Mungkin akan lebih baik untuk mengatakan itu secara unik cocok untuk BJT. MOSFET tidak akan memberi Anda perilaku yang sama dengan konfigurasi input dasar dan topologi sirkuit yang sama. Itu bukan untuk mengatakan Anda tidak bisa membuatnya bekerja, tetapi itu tidak akan setara.
W5VO

21

Variasi yang lebih baik lagi pada opsi "B" Anda adalah menempatkan LED secara seri dengan kolektor, sambil meninggalkan resistor secara seri dengan emitor.

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Ini mengubah transistor menjadi sink arus terkontrol, di mana arus ditentukan oleh tegangan basis, minus V BE , melintasi resistor. Tegangan basis biasanya berasal dari output digital dari mikrokontroler, yang diumpankan dari regulator, sehingga nilainya dikontrol dengan ketat. Misalnya, jika Anda menggunakan logika 3.3V, dan memiliki resistor 270Ω, Anda akan mendapatkan 10 mA yang bagus melalui LED.

Anoda LED (atau bahkan rangkaian panjang LED) diumpankan dari tegangan yang lebih tinggi (yang bahkan tidak perlu diatur), dan penurunan tegangan apa pun yang tidak muncul pada LED akan muncul melintasi transistor.


Saya kira saya sedang mempertimbangkan kasus di mana hanya ada pasokan + 5V yang tersedia, tetapi ini adalah titik yang baik, ketika tegangan lebih tinggi daripada logika tersedia. Saya kira kita selalu bisa menambahkan tahanan ke pangkalan untuk membuat pembagi tegangan juga, dan memiliki jumlah bagian yang sama dengan opsi A.
Phil Frost

@ Dave Bisakah Anda menambahkan skema yang menunjukkan variasi opsi "B" Anda? Akan sangat membantu untuk visual.
JYelton

@ Jonton, saya baru saja melakukannya. Semoga saya benar.
Phil Frost

12

Opsi B mensyaratkan sinyal kontrol dinaikkan ke tegangan yang lebih tinggi daripada tegangan jatuh LED plus tegangan jatuh basis / emitor. Jika driver kontrol Anda dapat beroperasi pada tegangan yang lebih tinggi daripada tegangan jatuh LED ditambah tegangan jatuh basis transistor / emitor, maka Opsi B akan valid.

Opsi A di sisi lain dapat dengan mudah menggerakkan voltase penurunan LED dengan anggapan rel pasokan Anda cukup tinggi dan Anda tidak mencapai tegangan rusaknya kolektor / dasar.

Juga perlu diingat jika Anda berniat untuk mendorong beberapa seri LED Anda harus menambahkan semua drop tegangan LED.


2
Mengingat kemampuan terbatas untuk output TTL untuk menarik tinggi, opsi A adalah yang paling aman saat itu. Yang mungkin ketika pendidik hari ini sedang belajar ...
Brian Drummond

7

Opsi A adalah sakelar ON / OFF yang rapi. Ketika BJT jenuh, arus LED pada dasarnya tergantung pada Vcc dan R3, jadi LED akan memiliki kecerahan yang konstan.

Opsi B adalah "pengikut emitor" dan membuat arus LED bergantung pada tegangan input, karena VE adalah Vin -0.7.

Opsi B baik jika Anda ingin mengontrol arus dan kecerahan LED. Tetapi sebagian besar waktu, lebih baik dilakukan dengan opsi A dan skema PWM (lebih akurat)


1
Mengapa opsi B kurang cocok untuk kontrol PWM? Saya berpendapat itu lebih cocok. Antara lain, opsi B tidak menunjukkan penundaan penyimpanan .
Phil Frost

Phil, penundaan penyimpanan biasanya diabaikan pada frekuensi PWM umum, terutama jika yang kita inginkan adalah mengontrol kecerahan LED, beberapa kHz baik-baik saja. Kedua, driver PWM biasanya merupakan mikrokontroler yang dapat berjalan pada 3V3 atau kurang (sudah sedikit pada 5V). Anda mungkin tidak memiliki voltase yang cukup untuk menggerakkan konfigurasi EF.
Joan

4

Saya tidak yakin tentang asumsi tersirat Anda bahwa cara biasa adalah dengan menggunakan konfigurasi emitor umum. Namun, mari kita asumsikan itu benar. Tidak ada gunanya masuk ke manfaat dari berbagai pendekatan karena itu bukan pertanyaan Anda.

Saya pikir alasannya adalah bahwa konfigurasi emitor umum adalah yang jelas secara konsep, dan ada sedikit lebih dari itu. Ingatlah siapa yang menulis saran semacam ini yang Anda "lihat di internet di suatu tempat". Orang yang menggunakan metode apa pun yang sesuai untuk desain tertentu tanpa terjadi padanya ini bahkan masalah tidak akan memikirkan menulis halaman web tentang cara mengemudi LED. Ini adalah orang yang baru saja menghabiskan 2 hari mencari tahu kaki-kaki transitor mana yang merupakan kolektorator, emisser, dan base-a-ma-thing, lalu seminggu mendapatkan kode mikrokontroler untuk mengedipkan LED yang akan dengan bangga memposting Looky me world, Saya selesai berkedip saya LED !!! Bagi mereka, konfigurasi emitor yang umum adalah konfigurasi yang jelas secara konsep.

Emitor umum adalah semacam poster tentang cara menggunakan transistor bipolar. Lebih jelas bagaimana transistor menyediakan amplifikasi. Untuk pemula, pengikut emitor dan lebih buruk lagi, menggunakan bipolar sebagai wastafel saat ini dikendalikan, terdengar seperti konsep-konsep canggih.


Bisakah Anda mengganti paragraf ke-2 dengan paragraf (kemudian ketiga) yang menjelaskan sedikit tentang apa yang menjadikan BJT wastafel yang dikendalikan saat ini ? Ini akan membuat jawaban Anda jauh lebih berharga. Terima kasih.
coba-tangkap-akhirnya

2
@ coba: Itu akan keluar dari topik pertanyaan, itulah sebabnya mengapa salah satu metode lebih umum "terlihat di internet".
Olin Lathrop
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.