Как подключить светодиод через транзистор
5.2. Усилитель светодиода
Рассмотрим традиционные схемы включения светоизлучающих диодов /СИД, LED/. На рисунке ниже приведены схемы включения с одним диодом.
Рис. 5.30 Схемы включения светодиодов
Для схемы a) значение тока I LED , протекающего через светодиод, зависит от сопротивления R L , напряжения питания U POW , и падения напряжения на светодиоде U LED :
I LED = (U POW — U LED ) / R L .
Для схемы на рис. b) входное напряжение U IN примерно равно выходному U OUT , а ток
I LED = I IN * (1 + b ) * (R IN / r IN ) * ((R E + R L + r D ) / R E ) ,
где R IN , r IN -входное сопротивление каскада и транзистора соответственно; r D -динамическое сопротивление светодиода; b -коэффициент усиления тока.
I LED = I IN * (1 + b ) * (R E + R L ) / R E .
Для схемы на рисунке с), d), ток через светодиод:
I LED = (U POW — U LED — U CEopen ) / (R C + r D ) ,
где U CEopen -остаточное напряжение на транзисторе в открытом состоянии.
Если считать, что U POW >>U LED , U POW >>U CE и R C >>r D , то получим
I LED = U POW / R C
Ток базы транзистора
I B = (U IN — U BE ) / R B ;
сопротивление R B должно обеспечивать ток насыщения транзистора
I B = K SAT * I C / b ,
K SAT = I B / I Bcr
I Bcr -граничное значение тока базы
Анализ схем включения светодиодов показывает, что схемы на рисунках с), d) имеют более высокое быстродейсвие и являются генераторами тока, если не доводить их до насыщения. Схема на рисунке b) является генератором напряжения, и, следовательно, ток через светодиод определяется нагрузочным сопротивлением.
Наибольшее быстродействие имеют схемы с) и d). Их различие состоит в том, что в схеме на рисунке d) светодиод подключен к общему проводу /шасси/. Следует отметить, что значение тока через светодиод определяется его внутренним сопротивлением. Для устранения этих нестабильностей необходимо повышать напряжение питания U POW , т. к. нестабильность, вносимая транзистором и светодиодом:
K US = D U US / U POW ,
где -нестабильность из- за изменения падения напряжения на транзисторе и светодиоде.
Таким образом, чем больше напряжение питания U POW , тем больше должны быть сопротивления R C и R L и, следовательно, меньше будет сказываться влияние внутреннего сопротивления светодиода.
Усилитель светодиода волоконно- оптической линии связи должен обеспечить модуляцию мощности излучения в широкой полосе частот. Поэтому в схеме приняты меры против спада частотной характеристики.
Во всех приведенных выше схемах последовательно со светодиодом включено сопротивление, ограничивающее ток. На переменном токе высокой частоты такие схемы имеют серьезный недостаток: на нагрузке усилителя светодиода /сопротивлении и светодиоде/ получается некоторое падение напряжения. Поскольку всегда имеется некоторая шунтирющая эту цепочку паразитная емкость, часть коллекторного тока транзистора будет протекать в обход светодиода, причем, на высоких частотах эта часть будет больше.
Также необходимо заметить, что базо-коллекторный переход любого транзистора имеет некоторую паразитную емкость. Она порождает уменьшение усиления на высоких частотах /эффект Миллера/, поскольку через эту паразитную емкость каскад на транзисторе оказывается охвачен частотно- зависимой обратной связью.
Уменьшить влияние паразитных емкостей можно исключив из схемы сопротивление, включенное последовательно со светодиодом.
Рис. 5.31 Оконечная ступень усилителя светодиода
Ток, протекающий через паразитную емкость, шунтирущую светодиод /включая и емкости кристалла светодиода/, пропорционален напряжению на этой емкости. Поскольку падение напряжения на светодиоде мало зависит от потекающего через него тока, на нем получается весьма малое падение напряжения высокой частоты. Значит, ток шунтирующей емкости тоже будет мал. Появляется возможность подключить светодиод к усилителю при помощи достаточно длинных проводов.
Снижение усиления на высоких частотах из-за эффекта Миллера более выражено при высоком коэффициенте усиления каскада по напряжению. Поскольку на напряжение высокой частоты на коллекторе мало, через емкость коллектор- база тока почти не будет. Таким образом в выходном каскаде усилителя светодиода становится возможным применение легко доступных транзисторов со значительной емкостью перехода коллектор- база.
Поскольку в оптических системах связи используются специфические излучатели /полупроводниковые лазеры, светодиоды повышенной мощности, например, суперлюминисцентные/, пока достаточно дорогие, в схеме оставлено сопротивление небольшой величины, включенное последовательно со светодиодом для ограничения тока светодиода в случае каких- либо неисправностей. Анод светодиода через блокировочный конденсатор присоединен к шасси, поэтому сопротивление не оказывает влияния на высоких частотах. При необходимости проверки формы тока, протекающего через светодиод, последовательно с ним может быть включено сопротивление R ИЗМ величиною порядка единиц- десятков W . Как видно из рисунка, левый по схеме вывод этого сопротивления заземлен по переменному току через конденсатор C6 /здесь и далее нумерация элементов усилителя светодиода соответствует обозначениям на принципиальной схеме и маркировке на печатной плате/. Подключив осциллограф к контрольной точке, можно наблюдать форму тока светодиода.
Первая ступень усилителя должна обеспечить основное усиление напряжения сигнала до уровня, необходимого для управления оконечной ступенью при возможности осуществления коррекции формы АЧХ в области высоких частот. Для этого может быть применен каскад с корректирующей катушкой индуктивности в цепи коллектора или каскад с корректирующим конденсатором в эмиттерной цепи. Поскольку катушка индуктивности сложна в изготовлении, выбран каскад с эмиттерной коррекцией. Чтобы уменьшить влияние паразитной емкости коллектор- база, первая ступень выпонена по каскодной схеме:
Рис. 5.32 Первая ступень усилителя светодиода
Транзистор VT1 включен по схеме с общим /заземленным/ эмиттером и имеет высокое выходное сопротивление, а VT2 -с общей базой и его входное сопротивление мало. Поэтому в точке соединения коллектора VT1 и эмиттера VT2 напряжение высокой частоты практически отсутствует. Таким образом, ток через паразитную емкость транзистора VT1 возникнуть не может. База транзистора VT2 по переменному току заземлена и ток через паразитную емкость коллектор- база этого транзистора не может создать паразитную обратную связь. В то же время, поскольку ток коллектора у транзистора почти равен току эмиттера, коллекторный ток VT1 вызывает почти такой же ток в коллекторе VT2 и создает на сопротивлении R5 соответствующее падение напряжения.
Коррекция АЧХ осуществляется при помощи частотно- зависимой негативной /отрицательной/ обратной связи в эмиттерной цепи VT1. С увеличением частоты емкостное сопротивление эмиттерного конденсатора С4 уменьшается, на нем получается меньшее падение напряжения обратной связи и усиление возрастает. Обозначим через Z E полное сопротивление между эмиттером транзистора и шасси. Напряжение на эмиттере U E будет протпорционально его току I E .
Ток эмиттера может быть представлен, как через сумма токов базы I B и коллектора I C :
I E = I C + I B = I C + I C / b = I C * (1 + 1 / b )
Напряжение на базе является суммой напряжения на эмиттере U E и падения напряжения на базо- эмиттерном переходе U BE :
U B = U E + U BE = Z E * I C * (1 + 1 / b ) + U BE
Таким образом для тока коллектора можно записать:
I C = ( U B — U BE ) / ( Z E * (1 + 1 / b )) » U B / Z E
Заметим, что приведенные выражения справедливы для случая, когда сопротивление Z E много больше сопротивления эмиттерной области кристалла транзистора. Влияние паразитной емкости коллектор- база можно не учитывать по изложенным выше причинам.
Поскольку VT2 включен по схеме с общей базой, его выходное соротивление велико. Для согласования его со входным сопротивлением оконечной ступени на транзисторе VT3 собран эмиттерный повторитель.
Рис. 5.33 Эмиттерный повторитель
Поскольку выходное сопротивление эмиттерного повторителя мало, к контрольной точке можно подключать различные приборы для контроля работы схемы.
Расчет усилителя имеет ту особенность, что в отличие от большинства примеров в литературе целью является получение не ровной АЧХ, а подъем усиления на высоких частотах. Схема составлена таким образом, что в ней удалось избежать значительного усиления по напряжению. Коэффициент усиления по напряжению первой ступени, где и осуществлчется коррекция получается порядка 7..8 на высоких частотах, а на низких частотах — втрое меньше. Ниже приведен расчет, выполненный в системе MathCad версии 7.
Усиление яркости светодиода через транзистор?
Для примера взял 2 светодиода, один питается без транзистора, а другой с транзистором.
С транзистором светодиод светится ярче и если отключить подачу на коллектор (самый первый резистор) то они будут светится одинаково, получается, что коллектор использовать необязательно и именно он усиливает напряжение?
- Вопрос задан более трёх лет назад
- 1014 просмотров
1 комментарий
Простой 1 комментарий
Вообще-то такие вопросы задавать надо не с помощью фотографии платы, а с помощью специального чертежа — электросхемы. По фото непонятно ничего, а по схеме понятно ВСЁ. Схема — универсальный язык тех, кто работает с электрическими цепями, знать его (и разумеется, применять) — обязаловка. Нарисуйте схему, пользуясь обязательно типовыми схемными обозначениями, добавьте её к вашему вопросу (опция редактирования вопроса) — тогда и поговорим.
Решения вопроса 0
Ответы на вопрос 3
rk @ultrasonique
Вы нарисуйте схему, по этой картинке ничего не понять. Транзистор здесь должен использоваться для коммутации, а в цепи коллектора последовательно со светодиодом должен быть резистор, задающий ток через этот светодиод. Меньше сопротивление резистора -> больше ток -> ярче светодиод.
Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 2 3 комментария
Dimon3x @Dimon3x Автор вопроса
Что тут не понятного? 2 резистора, 2 провода, светодиод и транзистор
Вангую, что у Dimon3x получились эмиттерные повторители вместо ключей с общим эмиттером.
. и если отключить подачу на коллектор (самый первый резистор) то они будут светится одинаково
Так-что непонятно, в чём вопрос — «как подключить к @DeviceName светодиод» или «как работает транзистор»?
rk @ultrasonique
Dimon3x, непонятно, как они у вас соединены между собой. И непонятно, как светодиод может светиться, если вы что-то отключили от коллектора.
System Integrator
Вы б почитали про транзисторы.
Хотя б на Википедии, там такая фраза есть:
Выходное сопротивление транзистора меняется в зависимости от напряжения на управляющем электроде.
Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 1 1 комментарий
Про обычные транзисторы более правильно говорить о токе через эмиттерный переход, нежели о напряжении. Там сильно нелинейная зависимость бывает, поэтому так принято, как и для светодиодов, не указывают, при каком напряжении они светятся, а при каком токе. Ибо увеличение на долю вольта может дать увеличение тока на десятки миллиампер.
А вот про полевые транзисторы — да, там ток через затвор пренебрежимо мал, и можно считать, что управляется напряжением.
Экспериментатор
Для работы со светодиодами лучше всего собирать «стабилизаторы тока»:
Как подключить светодиод через транзистор
| Текущее время: Сб мар 16, 2024 02:49:51 |
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Запрошенной темы не существует.
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
Extended by Karma MOD © 2007—2012 m157y
Extended by Topic Tags MOD © 2012 m157y
Работоспособность сайта проверена в браузерах:
IE8.0, Opera 9.0, Netscape Navigator 7.0, Mozilla Firefox 5.0
Адаптирован для работы при разрешениях экрана от 1280х1024 и выше.
При меньших разрешениях возможно появление горизонтальной прокрутки.
По всем вопросам обращайтесь к Коту: kot@radiokot.ru
©2005-2024
Автоматическое включение светодиода в темноте
Предлагаю вашему вниманию простую, но достаточно полезную схему, которая будет включать светодиод в темноте. Схема состоит всего лишь из одного транзистора, и будет полезна для повторения тем, кто только начинал ладить с электроникой, тем, кто начал понимать работу транзисторов. 
Кроме транзистора в схеме присутствует резистор, который можно поставить от 1 до 10 кОм, вместо фоторезистора можно поставить фотодиод. Схема работает напряжения 3 вольт и выше (зависит от типа светодиода), не стоит поднимать выше 3.5 вольт. Транзистор можно брать любой аналогичный, в схеме применен КТ3102, можно заменить на импортные, из серии BC5xx. 
Подобную схему я применил в лабораторном блоке питания для подсветки ЖКИ дисплея 1602, некоторые из этих видов дисплеев потребляют достаточно большой ток (в некоторых моделях стоит по 10 SMD светодиодов для подсветки, а в других 1, но более мощный диод), чтобы стабилизатор не перегревался я и собрал схему. Днем подсветка дисплея практически отключена, а вечером включается и все это автоматически! Если транзистор заменить на более мощный, можно подключать лампочки или мощный светодиод на 3 вольт, такую схему можно собрать например для подъезда. Печатную плату я не разрабатывал, потому как проще собрать все навесным монтажом и залить это дело чем-нибудь вроде термоклея.
Теги:
Адвансед 
Опубликована: 2012 г. 
0 
0
Вознаградить Я собрал 0 1
Оценить статью
- Техническая грамотность