对 LED 进行开/关调制的最快方法?

电器工程 引领 场效应管 调制
2022-01-26 02:25:16

我需要快速调制 LED(多兆赫范围)开/关。这是一个大功率LED。我很难找到任何众所周知的方法来做到这一点。简单地用 FET 切换电压会快速打开 LED,但下降时间会受到影响,为了解决这个问题,我想有一些不同的解决方案,例如可能在短时间内切换到反向偏置?有任何想法吗?

我认为关断的根本问题是电荷载流子使 pn 结的作用有点像电感器,因为在关断电压梯度后电流会持续一小会儿,但我没有找到有关此的任何参考。

我知道可以更快地调制激光二极管。

编辑:由于这个问题有很多观点,让我添加一些上下文 - 应用程序是使用飞行时间 CMOS 传感器的 3D 相机。从本质上讲,您发出光,它在要成像的场景上反射,图像传感器可以辨别发送光和接收光之间的相位差。更快、更深的调制意味着 3D 图像中的分辨率更高、噪点更少。在这个特定应用中,20 MHz 是目标调制速率。

4个回答

如果您尝试以这种方式发送数据,请不要尝试将其调制为 0%-100%。去 10%-90%,这会更快。

要快速将其关闭,您需要 2 个推挽配置的晶体管,PNP+NPN 或 N-MOSFET + P-MOSFET,以便在“关闭”状态下 LED 将短路到地。使用 BJT 实现高速会更容易。

如果需要超过 1-5Mhz,则需要添加抗饱和肖特基二极管。

另一件要尝试的事情是 4 个 BJT 的桥接电路 - 它会更快地消除 LED 中的剩余电荷(因为 LED 在关闭状态下会反向偏置),但我没有尝试过。如果反向偏置太多,一些 LED 可能会死掉。

LED 本身需要一点时间才能关闭,但我认为几兆赫兹仍然是可能的。

听起来您的问题是用于切换 LED 的晶体管的关闭时间。尝试从发射器而不是集电极驱动 LED。逻辑输出直接驱动NPN的基极,集电极接电源,发射极接电阻,再接LED,再接地。由于晶体管永远不会饱和,它应该迅速关闭。基地被积极地强制为低电压,这也应该有助于快速关闭它。

这个网站上有一个用于快速 LED 切换的简单电路。 http://www.fiber-optics.info/articles/light-emitting_diode_led 没试过,但我正在解决同样的问题。连续运行后需要最快的关闭时间

要从Brian O'Regan发布的链接中添加相关信息作为完整答案:

该文件提到了数字 LED 驱动器的三种常见/流行电路:

  1. 串联驱动
  2. 分流
  3. 超速和欠速分流

1. 系列

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

  • Q1直接切换LED

Pro: 低平均电源电流
Con: 低速 (< 30-50 Mb/s)

2.分流

示意图

模拟这个电路

  • Q1 分流 LED - 所以快速放电 == 快速关闭时间

优点:更高的速度(比 1 快几倍)
缺点:更高的功耗(LED 时电路消耗的电流比 LED 亮时更多!)

3. 上下驱动分流

示意图

模拟这个电路

扩展 2。

  • C1 减少 Q1 的开关时间
  • R3、R4 和 C2 在开启时提供过驱动,在关闭时提供欠驱动
  • R3 + C2 的典型 RC 时间常数 == LED 的上升/下降时间

优点:比 2 更高的结果速度。
缺点:需要仔细选择的值 - 否则具有破坏性

概括:

  • 对于高性能 LED 和驱动器设计,光学上升时间可短至 1.5ns。
  • 大多数 LED 的关闭时间较慢。
  • 这里经过精心设计,可以达到 2.5ns 的光关断时间。
  • 使用小(峰值驱动电流的百分之几)预偏置电流来改善动态响应通常是一个好主意,因此 LED 永远不会反向偏置。

有了所有这些概念,生产就绪设置的运行速度可以达到约 270 Mb/s。


所有这些信息仅来自链接的文档。没有进行自我实验。


我觉得这是对原始答案的太大编辑;如果那是错误的,我很乐意将信息移至编辑中。