为什么要使用共发射极来驱动 LED?

电器工程 引领 晶体管 司机 bjt
2022-01-11 02:08:45

我已经看到针对初学者的教程建议在没有足够电流驱动的情况下驱动 LED 的方法是:

示意图A
(选项 A)

但为什么不这样:

示意图 B
(选项 B)

选项 B 似乎比选项 A 有一些优势:

  • 更少的组件
  • 晶体管不会饱和,从而导致更快的关断
  • 基极电流在 LED 中得到了很好的利用,而不是使基极电阻变热

而选项A的优势似乎很少:

  • 使负载更靠近电源轨

但是当 Vcc 明显大于 LED 的正向电压时,这几乎无关紧要。那么,鉴于这些优势,为什么会首选选项 A?我忽略了什么?

4个回答

我认为选项 A 的“陷阱”更少。我会向电子技能未知的人推荐选项 A,因为没有太多东西可以阻止它工作。要使选项 B 可行,必须满足以下条件:

  • VCCLED必须等于VCCCONTROL
  • VCC必须大于VfLED+VBE
  • 它是 BJT 器件独有的拓扑

这些条件并不像最初看起来那样普遍。例如,对于第一个假设,这排除了任何与逻辑电源分离的负载辅助电源。当您开始谈论 > 3.0 V 的蓝色或白色 LED 以及使用低于 5.0 V 电源的控制器时,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,请不要真正用 MOSFET 替换选项 B 中的 BJT。VCCVf

此外,计算负载电阻更复杂(略微但仍然)。对于选项 A,您可以使用诸如“认为晶体管像开关一样工作”之类的类比。这很容易理解,然后你可以使用熟悉的公式来计算Rload

Rload=VCCVfLEDILED

将其与选项 B 的要求进行比较,难度略有增加:

Rload=VCCVfLEDVBEILED


再加上通常不需要选项 B 的优势这一事实。除了减少部件数量之外,选项 A 的基极电流不应增加超过 10% 的功耗,而且 LED 很少(未经证实的定性猜测)驱动得足够快,以至于 BJT 饱和很重要。

选项“B”的一个更好的变体是将 LED 与集电极串联,同时将电阻器与发射极串联。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

这将晶体管变成一个受控的电流吸收器,其中电流由电阻两端的基极电压减去 V BE决定。基极电压通常来自微控制器的数字输出,由稳压器馈电,因此其值受到严格控制。例如,如果您使用 3.3V 逻辑,并且有一个 270Ω 电阻,您将通过 LED 获得 10 mA 电流。

LED 的阳极(甚至是一长串 LED)由更高的电压供电(甚至不需要调节),并且任何没有出现在 LED 上的电压降都会出现在晶体管。

选项 B 要求控制信号升高到高于 LED 压降加上基极/发射极压降的电压。如果您的控制驱动器能够在高于 LED 压降加上晶体管基极/发射极压降的电压下运行,则选项 B 将有效。

另一方面,如果您的电源轨足够高并且您没有达到基极/集电极击穿电压,选项 A 可以轻松驱动任何 LED 压降。

还要记住,如果您打算串联驱动多个 LED,则必须将 LED 的所有压降相加。

选项 A 是一个简洁的 ON/OFF 开关。当 BJT 饱和时,LED 电流基本取决于 Vcc 和 R3,因此 LED 将具有恒定的亮度。

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

如果您想控制 LED 电流和亮度,选项 B 很好。但大多数时候,最好使用选项 A 和 PWM 方案(更准确)