为什么大多数 RGB LED 灯条是共阳极而不是共阴极?
为什么大多数 RGB LED 灯条是共阳极而不是共阴极?
共阳极更常见的原因是它更容易吸收电流而不是提供电流。使用共阳极或共阴极,您将有一个端子直接连接到所有 LED 的电源,另一侧具有降压电阻器和每个引脚的控制晶体管(或内部晶体管的 IC 输出),无论是灌电流还是拉电流一种趋势。
NMOS / NPN 晶体管通常更强大,更常见的是分立式,并且在灌电流方面比拉电流更好。您需要 PMOS/PNP 晶体管来有效地提供电流(上拉),但它们在提供电流时仍然比等效的 N 晶体管在下沉时要弱。因此,最好的解决方案是使用 NMOS 晶体管将公共阳极连接到每个 LED 的正电源和灌电流。
出于速度原因,过去的 IC 过去专门使用 N 个晶体管进行设计,因此在吸收电流方面比提供电流要好得多。对于 74LS 系列芯片(仍广泛用作接口芯片)中使用的 TTL 逻辑尤其如此。一个 74LS00 被指定为吸收 4-8mA,但仅提供 0.4mA。
现代 CMOS IC 更加对称(Arduino 中的 ATMEGA328 可以提供或吸收 20mA 电流),因为它们使用比 NMOS 更大的 PMOS 来平衡基本差异,但共阳极的惯例已经确立。
编辑(更多信息):另一方面,如果您要构建矩阵,则必须同时拥有电流源和接收晶体管。在这种情况下,最好在共阴极中使用更多器件,而在共阳极中使用更少器件。这里的想法是让一些胖 NMOS 设备吸收许多 LED 电流和许多弱源(I/O 引脚),每个驱动几个 LED。当然,对于普通的阳极条,您也可以使用胖 PMOS 器件。
我可以提出几个为什么青睐共阳极的原因:
接线更安全。完成远程设备电路的电线通常必须通过机械应力条件走一段距离。最好是该电线处于接地电压而不是正电源电压,这样如果它与机箱或其他电线短路,则危险较小。
这与通常使用正电压电源而不是负电压相结合,导致 LED 有利于使用单独的阴极。
NPN晶体管比PNP更容易制造。NPN 晶体管(在硅中)比 PNP 晶体管具有更好的性价比,正如这篇随机文章所解释的那样:[为什么 NPN 晶体管比 PNP 更受欢迎?](http://www.madsci.org/posts/archives /2003-05/1051807147.Ph.r.html )。每种 BJT 可能的开关和放大配置是促使人们偏爱正电源电压的部分原因。
出于开关目的,共发射极配置中需要使用 BJT 晶体管,对于使用正电源的 NPN,这意味着切换 LED 的低侧(阴极)侧。
以我的经验,切换消极的一面更容易。
许多电子产品会有不同的电压要求。当您将很多东西连接在一起时(例如,一个 LED 或 LED 灯条和一个微控制器),它们可能会有一个共同的接地,但电源电压不同。大多数稳压器将具有公共接地、高压输入和低压输出。
要切换阴极(或接地或 0 V 侧),您可以使用逻辑电平、n 沟道 MOSFET。这将需要栅极达到 0 V 以上几伏,晶体管才能开启,0 V 才能关闭。对于电压达到 3.3 或 5 V 的微控制器而言,这通常非常容易。
要切换阳极(或正极),对于在更高电压(例如 12 V)下运行的设备,您将使用逻辑电平 p 沟道 MOSFET。这要求您为其提供 0 V 到低于电源电平 (12 V) 几伏的电压范围。这意味着 3.3 V 或 5 V 微控制器无法直接控制晶体管。相反,您需要添加额外的器件,例如一个 n 沟道 MOSFET 和几个电阻器或一个光隔离器和几个电阻器等。另一种选择是共用一个 0V 的正电压,而负电压为负(微控制器为 -3.3 或 -5 V,LED 为 -12 V),但这需要您确保负电压不直接连接,
因此,切换阴极通常要容易得多。
因为您想单独控制颜色,所以使用公共阳极(以及单独的阴极)是一种更容易切换颜色的方法。