Emitterfolger-LED-Schaltung - LED im Kollektor, Widerstand im Emitter

Ich habe gefragt, ob Sie einen vorhandenen Schaltplan für Ihr bereits vorhandenes Board bereitstellen könnten, das Sie auf irgendeine Weise anpassen, denke ich. Es wäre wirklich hilfreich zu sehen, was Sie bereits haben, um besser zu verstehen, warum Sie das Hinzufügen eines Basiswiderstands vermeiden möchten, und um besser zu verstehen, wie Sie Ihnen eine effektive Antwort anbieten können. Sie haben ein Schema zur Verfügung gestellt, aber Ihr Schreiben darüber gibt mir das Gefühl, dass es eher prospektiv als real ist und ein Versuch von Ihnen ist, zu verstehen, wie dieses funktionieren könnte, damit Sie besser einen Weg finden, das zu tun, was Sie wollen Tun. Aber das lässt den Rest von uns ein bisschen im Stich. Wir sind nicht da, verstehen nicht ganz, womit Sie zu kämpfen haben, und so bleibt mir nur der Versuch, Ihnen zu helfen, zu verstehen, was Sie dort zeigen, anstatt aktiv nach einer besseren Antwort auf eine Situation zu suchen, die ich noch nicht vollständig verstehe.

Sie schreiben, dass die bereits vorhandene Schaltung einen Emitterfolger verwendet. Und ich denke, Ihr Schema hier ist als eine Art grobe Darstellung gedacht. Sie schreiben, dass es auf der Platine funktioniert, aber wenn Sie Dinge auf dem Steckbrett aufstellen, funktioniert es nicht, es sei denn, Sie fügen einen Basiswiderstand hinzu. Das deutet für mich schon auf ein fehlendes Verständnis hin, das dazu führt, dass Sie hier nicht alle nötigen Informationen liefern können, um es richtig auf den Punkt zu bringen. Kurz gesagt, es gibt eine Informationslücke.

Der von Ihnen bereitgestellte Schaltplan ist unter den richtigen Umständen vollkommen in Ordnung. Wenn die vom Treiber-Pin gelieferte Basisspannung als "ausreichend" niederohmig angesehen wird (sagen wir etwas weniger als 200$\Omega$nur um eine Zahl auszuwählen, die darunter liegen soll), dann wird die Basis auf magische Weise auf dieser Treiberausgangsspannung gehalten. Nennen wir das$V_b$und gehe davon aus, dass es fest ist . Angenommen, das Design ist korrekt und der BJT befindet sich in seinem aktiven Bereich und ist nicht gesättigt, dann wird der Emitter vorhersehbar sein$V_b - 0.7V$, als erste Annäherung (ich schätze das$V_{be} \approx 0.7V$bei$I_c = 4mA$und wird für jede Dekade nach oben um 60 mV steigen$I_c$oder um 60 mV nach unten für eine ähnliche Dekade nach unten.) Da der Emitter jetzt vorhersehbar ist, ist dies auch der Emitterstrom, weil$R_1$in Ihrem Schaltplan hat eine bekannte Spannung. Dieser Emitterstrom wird meistens zu einem Kollektorstrom, also ist der Effekt hier der$R_1$ stellt den LED-Strom ein. Vorausgesetzt natürlich, dass der Kollektor des BJT unter den Bedingungen, um dies in der LED zu erreichen, tatsächlich tief genug fallen kann.

Das bedeutet also nur, dass der BJT als einstellbare Stromsenke fungiert, wo$R_1$ stellt den Strom ein. Dieser Strom gilt unabhängig vom Spannungsabfall an der LED ... solange genügend Headroom vorhanden ist und der Basistreiber weiterhin den erforderlichen Basisstrom liefern kann (der ziemlich hoch wird, wenn der BJT gehen muss gut in Sättigung.) Wenn$V_{ce} \ge 1V$dann geht der BJT nicht in die Sättigung und voll$\beta$gilt, sodass der Basisstrom, der Ihren Treiber belastet, der die Basis antreibt, ebenfalls sehr niedrig bleibt. (Das kann ein Nebenvorteil dieser Schaltung sein, da der BJT nicht als gesättigter Schalter arbeitet, der einen großen Basisstrom erfordert, um dies zu erreichen. Aber der Hauptzweck ist eine einstellbare Stromsenke, was ein gesättigter BJT nicht tun würde trotzdem geben.)

In der Regel sollten Sie das schätzen$V_{ce}$beträgt mindestens 1 V, um außerhalb des Sättigungsbereichs zu bleiben. Mehr wäre besser, aber wir müssen davon ausgehen, dass diese Dinge unter schwierigen Umständen funktionieren. Mal sehen, wo uns 1V hinführt. Angenommen, wir wissen es$V_b$und die LED fallen als$V_{led}$, dann muss die (+) Schiene über Ihrer LED sein$V_b - V_{be} + 1V + V_{led}$. Wenn Ihre Treiberspannung an$V_b$ist 5V (nur um etwas auszuwählen) und Ihre$V_{led}$ist 2,8V wie du sagst, dann klappt das$\ge$8,1 V. Wie Sie sehen können, ist es ziemlich hoch. Du kannst auch anders arbeiten. Wenn Sie wissen, dass die (+)-Schiene dort 5 V beträgt, muss Ihre Basistreiberspannung sein$\le$1,9 V, um auch in der Nähe gut zu funktionieren. (Dies wird vorausgesetzt$V_{ce} = 1V$. Ja, es kann weniger sein. Aber wenn er etwa 400 mV erreicht, geht der BJT bereits in die Sättigung und der Basistreiberstrom eskaliert schnell. Und nur unter den gesättigtsten Bedingungen wird es etwa 100 mV erreichen. Die 1,9-V-Zahl könnte also ein wenig ansteigen und immer noch gut funktionieren. Aber nicht viele.)

Haben Sie Spannungen in Ihrem vorhandenen Stromkreis gemessen? Nur neugierig. Aus den oben genannten Gründen sollten Sie in der Lage sein, viele eigene Berechnungen durchzuführen. Messen Sie die Basisspannung, wenn die Platine in Betrieb ist. Sehen Sie nach, ob Sie eine LED finden, die eingeschaltet bleibt und nicht flackert, wenn Sie ein Standard-Voltmeter verwenden, das maximale oder minimale Spannungen nicht schnell erfassen kann. Oder verwenden Sie, wenn möglich, ein Zielfernrohr. Aber es wäre sehr hilfreich, wenn Sie identifizieren könnten, was mit einer Schaltung vor sich geht, von der Sie sagen, dass sie "funktioniert", und dies dann mit einer Steckbrettschaltung vergleichen, von der Sie sagen, dass sie nicht genauso funktioniert.

EDIT: In Bezug auf Ihre bereits bestehende Fahrersituation. Es ist wahrscheinlich, dass auf beiden Seiten Ihrer LEDs in der Matrix zwei verschiedene Arten von externen Treiberkomponenten wirken. (Außerhalb Ihres Treiber-IC.) Was davon abhängt, wie sie es angeordnet haben. Aber die beiden wären ein Spalten- oder Zeilentreiber, der als EIN/AUS-Schalter fungiert und KEINE Ströme steuert, und ein entgegengesetzter Zeilen- oder Spaltentreiber (wenn der erste eine „Spalte“ ist, dann ist dies eine „Reihe“ und umgekehrt ), der als einstellbare Stromquelle oder -senke fungiert. Die von Ihnen gezeigte Schaltung ist letztere und fungiert als einstellbare Stromsenke. Es wird wahrscheinlich eine andere Art von Schaltung für die andere Seite geben, die stattdessen als EIN / AUS-Schalter für eine Spannungsschiene fungiert (wenn die von Ihnen angegebene Schaltung repräsentativ für die Senkenseite ist). Es ist jedoch möglich, dass der Treiber-IC den High-Side-Schalter enthält, und es gibt dort nicht viel Äußeres. Ich weiß nicht auf Anhieb, was der Fall ist, da wir keine Ahnung haben, woran genau Sie arbeiten.

Dabei scheint die Spannung am Kollektor des NPN aufgrund des Spannungsabfalls über der LED 5 V - 2,8 V = 2,2 V zu betragen.

Die Durchlassspannung der LED beträgt nur 2,8 V, wenn ein Strom durch die LED fließt. Wenn der Strom durch die LED niedriger als der normale Betriebswert ist, dann ist die Durchlassspannung niedriger als der spezifizierte Durchlassspannungswert.

Was in dieser Schaltung passieren wird, ist, dass der Kollektor nicht unter die Basisspannung fallen würde. Daher beträgt die Spannung an der LED 0 V und es fließt kein Strom durch die LED und in den BJT-Kollektor.

Daher wirkt der Basis-Emitter-Übergang des BJT als Diode und der Strom zur Versorgung von R1 wird über die Basis und nicht über den Kollektor zugeführt. Der Emitter von Q1 liegt bei etwa 4,3 V. Dies bedeutet, dass etwa 24 mA durch R1 fließen, vorausgesetzt, Sie haben 180 Ohm verwendet.

Da kein Strom durch die LED fließt, leuchtet die LED nicht.

Wenn die Basis auf 5 V angesteuert wird, geht der Transistor höchstwahrscheinlich in die Sättigung.

Bei Sättigung kann die Differenz zwischen Kollektor und Emitter gegen 0 V gehen. Sie können also den Kollektor um 0,7 V weniger als die Basisspannung haben.

Der Sättigungszustand wird verursacht, weil die LED wahrscheinlich nicht viel Strom unter 2,8 V leitet und daher der Kollektor an Strom hungert.

In Fällen, in denen die Basisspannung um mehr als die LED-Einschaltspannung (in diesem Fall 2,8 V) niedriger als die LED-Versorgungsspannung ist, wirkt der Transistor wie eine Stromquelle, wobei der Strom durch die Basisspannung und die bestimmt wird Emitterwiderstandswert.

Wenn Sie beispielsweise die Basis mit 1,5 V betreiben und einen Emitterwiderstand von 800 Ohm haben, dann wären der Emitter- und Kollektorstrom ungefähr (V_base- VBE) / R1 = (1,5 V - 0,7 V) / 800 Ohm = 1 mA.