Зачем использовать один светодиод с общим излучателем?

Я видел учебники, предназначенные для начинающих, которые предлагают способ управлять светодиодом от чего-то без достаточного тока:

(вариант А)

но почему не это

(вариант Б)

Вариант B, кажется, имеет некоторые преимущества перед вариантом A:

• меньше компонентов
• транзистор не насыщается, что приводит к более быстрому отключению
• Ток базы используется на светодиодах, а не нагревается.

и преимущества варианта А кажутся немногочисленными:

• приближает груз к шине подачи

но когда Vcc значительно больше, чем прямое напряжение светодиода, это вряд ли имеет значение. Итак, учитывая эти преимущества, почему вариант А предпочтительнее? Что-то я пропускаю?

Я бы поспорил, что с вариантом А меньше "гоча", я бы порекомендовал вариант А людям с неизвестными навыками работы с электроникой, потому что не так уж много может помешать его работе. Чтобы вариант B был жизнеспособным, должны выполняться следующие условия:

• $V_{CC_{LED}}$ должен быть равен$V_{CC_{CONTROL}}$
• $V_{CC}$ должно быть больше, чем$V_{f_{LED}} + V_{BE}$
• Это топология, уникальная для устройств BJT

Эти условия не так универсальны, как может показаться на первый взгляд. Например, с первым предположением это исключает любой вспомогательный источник питания для нагрузки, которая отделена от логического источника питания. Он также начинает сжимать значения для одного светодиода, когда вы начинаете говорить о синих или белых светодиодах с > 3,0 В и контроллере, работающем от источника питания менее 5,0 В. И я думаю, что другое дело в том, что вы можете не заменяйте BJT в варианте B на полевой МОП-транзистор, если вы хотите устранить этот базовый ток.$V_{CC}$$V_f$

Кроме того, более сложно (незначительно, но все же) рассчитать сопротивление нагрузки. С опцией A вы можете использовать аналогию, например, «рассмотреть транзистор для работы как переключатель». Это легко понять, и тогда вы можете использовать знакомые уравнения для расчета .$R_{load}$

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

Сравните это с тем, что требуется для варианта B, и есть незначительное увеличение сложности:

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

Соедините это с тем фактом, что преимущества варианта B часто не нужны. Помимо уменьшенного количества деталей, базовый ток из опции А не должен увеличивать энергопотребление более чем на 10%, а светодиоды редко (необоснованное качественное предположение) приводятся в движение достаточно быстро, чтобы значение BJT имело значение.

Еще лучшим вариантом для вашего варианта «B» является последовательное включение светодиода с коллектором, а резистор - последовательно с эмиттером.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Это превращает транзистор в управляемый сток тока, где ток определяется напряжением базы, минус V _BE , на резисторе. Базовое напряжение обычно поступает с цифрового выхода микроконтроллера, который питается от регулятора, поэтому его значение строго контролируется. Например, если вы используете логику 3,3 В и резистор 270 Ом, через светодиод вы получите 10 мА.

Анод светодиода (или даже длинная цепочка светодиодов) питается от более высокого напряжения (которое даже не нужно регулировать), и любое падение напряжения, которое не появляется на светодиодах, появляется на транзистор.

Опция B требует, чтобы управляющий сигнал был поднят до более высокого напряжения, чем напряжение падения светодиодов плюс напряжение падения базы / эмиттера. Если ваш управляющий драйвер может работать при более высоком напряжении, чем напряжение падения светодиодов плюс падение напряжения базы / эмиттера транзистора, тогда вариант B будет действителен.

Вариант А, с другой стороны, может легко управлять любым напряжением падения светодиодов, если ваша шина питания достаточно высока и вы не достигаете напряжения пробоя базы / коллектора.

Также имейте в виду, что если вы собираетесь подключить несколько светодиодов последовательно, вам нужно сложить все падение напряжения на светодиодах.

Опция А представляет собой аккуратный переключатель ВКЛ / ВЫКЛ. Когда BJT насыщен, ток светодиода зависит в основном от Vcc и R3, поэтому светодиод будет иметь постоянную яркость.

Опция B является «повторителем эмиттера» и устанавливает зависимость тока светодиода от входного напряжения, так как VE будет Vin -0,7.

Вариант B хорош, если вы хотите контролировать ток и яркость светодиодов. Но в большинстве случаев лучше сделать это с опцией A и схемой ШИМ (более точно)

Я не уверен в том, что вы подразумеваете, что обычным способом является использование общей конфигурации эмиттера. Однако предположим, что это правда. Не стоит вдаваться в достоинства различных подходов, так как в любом случае это не ваш вопрос.

Я думаю, что причина в том, что общая конфигурация излучателя является концептуально очевидной, и в этом есть немного больше, чем это. Имейте в виду, кто пишет такой совет, который вы «видите где-то в Интернете». Парень, который использует какой-либо метод, подходящий для конкретного дизайна, даже не задумываясь о том, что это даже проблема, не подумает написать веб-страницу о том, как управлять светодиодом. Это человек, который только что потратил 2 дня, чтобы выяснить, какие ножки транзистора - это коллектор, эмиссер и база, а затем неделю, получая код микроконтроллера для мигания светодиода, будет гордо публиковать мир Looky me, Я моргнул светодиодом !!! Для этих людей общая конфигурация излучателя является концептуально очевидной.

Общий излучатель является своего рода примером того, как использовать биполярный транзистор. Более очевидно, как транзистор обеспечивает усиление. Для новичка, следящего за эмиттером и, что еще хуже, использование биполярного источника в качестве управляемого приемника тока, звучит как передовые концепции.