Por que um acionador de LEDs com um emissor comum?

Eu já vi tutoriais voltados para iniciantes que sugerem a maneira de acionar um LED a partir de algo sem unidade atual suficiente:

(opção A)

mas por que não isso:

(opção B)

A opção B parece ter algumas vantagens sobre a opção A:

• menos componentes
• o transistor não satura, levando a um desligamento mais rápido
• a corrente da base é bem utilizada no LED, em vez de aquecer o resistor da base

e as vantagens da opção A parecem ser poucas:

• aproxima a carga do trilho de suprimento

mas quando Vcc é significativamente maior que a tensão direta do LED, isso dificilmente importa. Portanto, dadas essas vantagens, por que a opção A seria preferida? Algo que estou ignorando?

Eu diria que há menos "pegadinhas" com a opção A. Eu recomendaria a opção A para pessoas com habilidades eletrônicas desconhecidas, porque não há muito que possa impedir o funcionamento. Para que a opção B seja viável, as seguintes condições devem ser verdadeiras:

• $V_{CC_{LED}}$ deve ser igual a$V_{CC_{CONTROL}}$
• $V_{CC}$ deve ser maior que$V_{f_{LED}} + V_{BE}$
• É uma topologia exclusiva para dispositivos BJT

Essas condições não são tão universais quanto parecem à primeira vista. Por exemplo, com a primeira hipótese, isso exclui qualquer fonte de alimentação auxiliar para a carga separada da fonte de alimentação lógica. Ele também começa a restringir os valores de para um único LED quando você começa a falar sobre LEDs azuis ou brancos com > 3,0 V e um controlador executando um suprimento menor que 5,0 V. E acho que a outra coisa é que você pode realmente substitua o BJT na opção B por um MOSFET se você quiser eliminar essa corrente base.$V_{CC}$$V_f$

Além disso, é mais complicado (marginalmente, mas ainda assim) calcular sua resistência à carga. Com a opção A, você pode usar uma analogia como "considere o transistor para operar como um interruptor". Isso é fácil de entender e, em seguida, você pode usar equações familiares para calcular .$R_{load}$

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

Compare isso com o que é necessário para a opção B e há o aumento marginal da dificuldade:

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

Junte isso ao fato de que as vantagens da opção B geralmente não são necessárias. Além da contagem reduzida de peças, a corrente base da opção A não deve aumentar o consumo de energia em mais de 10%, e os LEDs raramente são acionados (palpite qualitativo sem fundamento) com rapidez suficiente para que a saturação de BJT seja importante.

Uma variação ainda melhor na sua opção "B" é colocar o LED em série com o coletor, enquanto deixa o resistor em série com o emissor.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Isso transforma o transistor em um coletor de corrente controlado, onde a corrente é determinada pela tensão de base, menos V _BE , através do resistor. A voltagem básica normalmente vem de uma saída digital de um microcontrolador, que é alimentada por um regulador, de modo que seu valor é rigidamente controlado. Por exemplo, se você estiver usando lógica de 3,3V e tiver um resistor de 270Ω, obterá 10 mA agradáveis ​​através do LED.

O ânodo do LED (ou mesmo uma longa série de LEDs) é alimentado por uma tensão mais alta (que nem precisa ser regulada), e qualquer queda de tensão que não apareça no (s) LED (s) aparece no transistor.

A opção B exige que o sinal de controle seja aumentado para uma tensão mais alta que a tensão de queda do LED mais a tensão de queda da base / emissor. Se o seu driver de controle puder operar em uma tensão mais alta que a tensão de queda do LED mais a tensão de queda do transistor base / emissor, a opção B será válida.

A opção A, por outro lado, pode acionar facilmente qualquer tensão de queda do LED, supondo que seu trilho de suprimento seja alto o suficiente e você não atinja a tensão de ruptura da base / coletor.

Lembre-se também de que, se você pretende acionar vários LEDs em série, adicione todas as tensões de queda dos LEDs.

A opção A é um interruptor ON / OFF puro. Quando o BJT está saturado, a corrente do LED depende basicamente de Vcc e R3; portanto, o LED terá um brilho constante.

A opção B é um "seguidor de emissor" e faz com que a corrente do LED dependa da tensão de entrada, pois VE seria Vin-0,7.

A opção B é boa se você deseja controlar a corrente e o brilho do LED. Mas na maioria das vezes, é melhor fazer com a opção A e um esquema PWM (mais preciso)

Não estou convencido sobre sua suposição implícita de que a maneira usual é usar uma configuração de emissor comum. No entanto, vamos supor que isso seja verdade. Não vale a pena investigar os méritos das várias abordagens, já que essa não é sua pergunta.

Acho que o motivo é que a configuração comum do emissor é conceitualmente óbvia, e há pouco mais que isso. Lembre-se de quem escreve esse tipo de conselho que você "vê na internet em algum lugar". O cara que usa qualquer método que seja apropriado para o design em particular, sem que isso ocorra, esse é um problema que nem vai pensar em escrever uma página da web sobre como dirigir um LED. É a pessoa que passou apenas 2 dias descobrindo quais pernas do transitor são o coletor, o emissor e a base-da-ma-coisa, depois de uma semana fazendo com que o código do microcontrolador pisque o LED que orgulhosamente publicará o Looky me world, Eu fiz piscou-me um LED !!! Para essas pessoas, a configuração comum do emissor é a conceitualmente óbvia.

Emissor comum é uma espécie de caso de pôster de como usar um transistor bipolar. É mais óbvio como o transistor fornece amplificação. Para o novato, seguidor de emissor e, pior ainda, usar um bipolar como um coletor de corrente controlado, soa como conceitos avançados.