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¿Por qué se accionan los LED con un emisor común?

He visto tutoriales dirigidos a principiantes sugieren la forma de conducir un LED de algo sin suficiente unidad de corriente es esta:

schematic A
(opción A)

pero por qué no esto:

schematic B
(opción B)

La opción B parece tener algunas ventajas sobre la opción A:

  • menos componentes
  • el transistor no se satura, lo que provoca un apagado más rápido
  • la corriente de base se aprovecha en el LED, en lugar de calentar la resistencia de base

y las ventajas de la opción A parecen escasas:

  • acerca la carga a la vía de alimentación

pero cuando Vcc es significativamente mayor que la tensión directa del LED, esto apenas importa. Entonces, dadas estas ventajas, ¿por qué sería preferible la opción A? ¿Se me escapa algo?

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Se trata de una pregunta inválida porque se basa en una suposición errónea, o al menos sin pruebas de la premisa en la que se basa la pregunta. Yo suelo poner el LED en la pata emisora. Cuando hay suficiente voltaje disponible, pongo la resistencia en el emisor y el LED en el colector. Eso hace un sumidero de corriente tal que la tensión de alimentación no importa siempre y cuando sea lo suficientemente alta para la tensión total y no tan alta como para causar una disipación excesiva. Es una buena manera de lidiar con un suministro que puede variar. Arreglar y voy a deshacer el -1.

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@OlinLathrop Creo que voy a respaldar a Phil aquí y decir que no puedo recordar la última vez que vi un esquema en línea para un circuito de accionamiento LED que era un seguidor de emisor. Para evidencia ancedotal, haciendo una búsqueda de imágenes en google para "LED driver schematic" arroja una combinación de emisor común y conmutador de modo de soluciones.

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@W5VO: Como he dicho, a menudo no lo hago así. Lo que sugiere gente al azar en internet no es una prueba de nada útil. Preguntar por qué un montón de gente desconocida publica un tipo concreto de respuesta no es realmente una pregunta útil, pero supongo que iré a responderla de todos modos.

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BWW Puntos 302

Yo recomendaría la opción A a personas con conocimientos desconocidos de electrónica porque no hay muchas cosas que puedan impedir que funcione. Para que la opción B sea viable, deben cumplirse las siguientes condiciones:

  • \$V_{CC_{LED}}\$ debe ser igual a \$V_{CC_{CONTROL}}\$
  • \$V_{CC}\$ debe ser mayor que \$V_{f_{LED}} + V_{BE}\$
  • Es una topología exclusiva de los dispositivos BJT

Estas condiciones no son tan universales como podría parecer a primera vista. Por ejemplo, con el primer supuesto, esto descarta cualquier fuente de alimentación auxiliar para la carga que esté separada de la fuente de alimentación lógica. También empieza a constreñir los valores de \$V_{CC}\$ para un solo LED cuando se empieza a hablar de LED azules o blancos con \$V_f\$ > 3,0 V y un controlador que funcione con una alimentación inferior a 5,0 V. Y creo que la otra cosa es que realmente no se puede reemplazar el BJT en la opción B con un MOSFET si quería eliminar esa corriente de base.

Además, es más complicado (marginalmente, pero aún así) calcular la resistencia de la carga. Con la opción A, puedes utilizar una analogía como "considera que el transistor funciona como un interruptor". Esto es fácil de entender, y entonces puedes usar ecuaciones familiares para calcular \$R_{load}\$ .

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

Compárelo con lo que se requiere para la opción B y ahí está el aumento marginal de la dificultad:

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


Si a eso le sumamos que las ventajas de la opción B a menudo no son necesarias. Aparte de la reducción del número de piezas, la corriente de base de la opción A no debería aumentar el consumo de energía en más de un 10%, y los LED rara vez (conjetura cualitativa sin fundamento) se impulsan lo suficientemente rápido como para que la saturación del BJT importe.

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Si vas a incluir V_be en tu segunda ecuación, entonces, para ser justos, tienes que incluir V_ce(sat) en tu primera ecuación.

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@DaveTweed Claro, sigues teniendo Vce, pero en saturación puede ser inferior a 0,1 V. La caída hacia adelante de su LED, o su fuente de alimentación puede variar tanto. Yo diría que está en el ruido del cálculo y se puede ignorar con seguridad. Sin embargo, Vbe es significativa cuando se enfrentan a bajo Vf LEDs (rojo, IR) o baja tensión de alimentación, ya que es mucho mayor. Se me ocurren situaciones en las que sería importante, pero ninguna en la que un emisor-seguidor funcionaría igual de bien.

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No sé si se puede decir que es exclusivo de los BJT: un MOSFET también funciona como seguidor de fuente, pero supongo que un BJT lo hace mejor, en la mayoría de los aspectos.

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GSerg Puntos 33571

Una variación aún mejor de tu opción "B" es poner el LED en serie con el colector, dejando la resistencia en serie con el emisor.

schematic

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Esto convierte al transistor en un sumidero de corriente controlado, en el que la corriente viene determinada por la tensión de base, menos V BE a través de la resistencia. La tensión de base procede normalmente de una salida digital de un microcontrolador, que se alimenta de un regulador, por lo que su valor está estrechamente controlado. Por ejemplo, si usted está usando 3.3V lógica, y tienen una resistencia de 270Ω, obtendrá un buen 10 mA a través del LED.

El ánodo del LED (o incluso de una larga cadena de LEDs) se alimenta de una tensión superior (que ni siquiera necesita ser regulada), y cualquier caída de tensión que no aparezca a través del LED(s) aparece a través del transistor.

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Supongo que estaba considerando los casos en que sólo hay una fuente de +5V disponible, pero este es un buen punto, cuando un voltaje más alto que la lógica está disponible. Supongo que siempre se podría añadir resistencia a la base para hacer un divisor de tensión, también, y tienen el mismo recuento de piezas como la opción A.

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@Dave ¿Podrías añadir un esquema que muestre tu variación de la opción "B"? Sería útil para la visual.

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@JYelton Acabo de hacerlo. Espero haberlo hecho bien.

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Ryan Ginstrom Puntos 8354

La opción B requiere que la señal de control se eleve a una tensión superior a la tensión de caída del LED más la tensión de caída de la base/emisor. Si su controlador de control puede funcionar a una tensión superior a la tensión de caída del LED más la tensión de caída de la base/emisor del transistor, entonces la opción B sería válida.

Por otro lado, la opción A puede controlar fácilmente cualquier LED con caída de tensión, siempre que la línea de alimentación sea lo suficientemente alta y no se alcance la tensión de ruptura de la base/el colector.

Ten en cuenta también que si vas a controlar varios LED en serie, tendrás que sumar todas las caídas de tensión de los LED.

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Dada la limitada capacidad de las salidas TTL para tirar a alto, la opción A era la más segura en ese momento. Que era probablemente cuando los educadores de hoy estaban aprendiendo...

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Joan Puntos 718

La opción A es un sencillo interruptor ON/OFF. Cuando el BJT está saturado, la corriente del LED depende básicamente de Vcc y R3, por lo que el LED tendrá un brillo constante.

La opción B es un "seguidor de emisor" y hace que la corriente del LED dependa de la tensión de entrada, ya que VE sería Vin -0,7.

La opción B es buena si quieres controlar la corriente y el brillo del LED. Pero la mayoría de las veces, es mejor hacerlo con la opción A y un esquema PWM (más preciso)

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¿Por qué la opción B es menos adecuada para el control PWM? Yo diría que es más adecuada. Entre otras cosas, la opción B no presenta retraso en el almacenamiento .

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Phil, el retardo de almacenamiento suele ser despreciable a frecuencias PWM comunes, especialmente si lo que queremos es controlar el brillo de un LED, unos pocos kHz están bien. Segundo, un driver PWM es normalmente un microcontrolador que puede funcionar a 3V3 o menos (ya pocos a 5V). Puede que no tenga suficiente voltaje para manejar la configuración EF.

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RelaXNow Puntos 1164

No me convence su suposición implícita de que lo habitual es utilizar una configuración de emisor común. Sin embargo, supongamos que es cierto. No vale la pena entrar en los méritos de los diversos enfoques, ya que no es su pregunta de todos modos.

Creo que la razón es que la configuración de emisor común es la conceptualmente obvia, y hay poco más que eso. Ten en cuenta quien escribe este tipo de consejos que "ves por ahí en internet". El tipo que utiliza cualquier método que sea apropiado para el diseño particular sin que se le ocurra que esto es siquiera un problema no va a pensar en escribir una página web sobre cómo conducir un LED. Es la persona que acaba de pasar 2 días para averiguar qué patas del transitor es el colector, emisor, y la base-a-ma-cosas, a continuación, una semana conseguir el código del microcontrolador para parpadear el LED que va a publicar con orgullo Mira mi mundo, ¡¡¡he parpadeado un LED!!! Para esas personas, la configuración de emisor común es la conceptualmente obvia.

El emisor común es una especie de ejemplo de cómo utilizar un transistor bipolar. Es más obvio cómo el transistor proporciona amplificación. Para el novato, el seguidor de emisor y, peor aún, el uso de un bipolar como sumidero de corriente controlado, suenan a conceptos avanzados.

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Podrías por favor sustituir el 2º párrafo por un (luego tercer) párrafo que explique un poco qué hace que un BJT sea un disipador de corriente controlado ? Esto haría que su respuesta fuera mucho más valiosa. Muchas gracias.

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@intentar: Eso sería salirse del tema de la pregunta, que es por qué un método es más comúnmente "visto en internet".

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