Warum sind die meisten RGB-LED-Streifen eine gemeinsame Anode anstelle einer gemeinsamen Kathode?

Warum sind die meisten RGB-LED-Streifen eine gemeinsame Anode anstelle einer gemeinsamen Kathode?

Der Grund, warum eine gemeinsame Anode häufiger vorkommt, ist, dass es einfacher ist, Strom abzusenken, als ihn zu beziehen. Bei einer gemeinsamen Anode oder einer gemeinsamen Kathode ist ein Anschluss direkt an eine Versorgung für alle LEDs angeschlossen, und auf der anderen Seite befinden sich der Tropfwiderstand und ein Steuertransistor pro Pin (oder IC-Ausgänge, die innen Transistoren sind), die entweder sinken oder beschaffen ein Strom.

NMOS / NPN-Transistoren sind im Allgemeinen stärker, häufiger als diskrete und können Strom besser senken als Sourcing. Sie benötigen PMOS / PNP-Transistoren, um Strom effektiv zu erzeugen (Pull-up), aber sie sind bei der Beschaffung immer noch schwächer als ein äquivalenter N-Transistor beim Absinken. Daher besteht die beste Lösung darin, eine gemeinsame Anode mit NMOS-Transistoren an die positive Versorgung anzuschließen und Strom von jeder LED abzusenken.

Ältere ICs wurden aus Geschwindigkeitsgründen ausschließlich mit N-Transistoren konstruiert und konnten daher Strom viel besser beziehen als versenken. Dies gilt insbesondere für die TTL-Logik, die in den Chips der 74LS-Serie verwendet wird (die immer noch häufig als Schnittstellenchips verwendet werden). Ein 74LS00 ist auf eine Senkung von 4 bis 8 mA ausgelegt, liefert jedoch nur 0,4 mA.

Moderne CMOS-ICs sind viel symmetrischer (ein ATMEGA328 in einem Arduino kann 20 mA liefern oder versenken), da sie ein größeres PMOS als NMOS verwenden, um die grundlegenden Unterschiede auszugleichen, aber die Konvention der gemeinsamen Anode ist gut etabliert.

BEARBEITEN (Weitere Informationen): Wenn Sie andererseits eine Matrix erstellen, müssen Sie sowohl Stromquellen- als auch Senkentransistoren haben. In diesem Fall kann es am besten sein, mehr Geräte in einer gemeinsamen Kathode und weniger in einer gemeinsamen Anode zu haben. Die Idee hier ist, dass einige fette NMOS-Geräte viele LED-Ströme und viele schwache Quellen (E / A-Pins) versenken, die jeweils einige LEDs ansteuern. Natürlich können Sie mit herkömmlichen Anodenstreifen auch fette PMOS-Geräte verwenden.

Ich kann einige Gründe vorschlagen, warum gewöhnliche Anoden bevorzugt werden:

1. Sicherere Verkabelung.Ein Draht, der die Schaltung für ein entferntes Gerät vervollständigt, muss häufig eine gewisse Strecke durch mechanisch belastende Bedingungen zurücklegen. Es ist vorzuziehen, dass dieses Kabel auf Erdspannung anstatt auf Plus-Versorgungsspannung liegt, damit bei einem Kurzschluss mit dem Gehäuse oder anderen Kabeln weniger Gefahren bestehen.

   Dies führt in Kombination mit der üblichen Verwendung einer positiven Spannungsversorgung anstelle einer negativen dazu, dass separate Kathoden für LEDs bevorzugt werden.

2. NPN-Transistoren sind einfacher herzustellen als PNP. NPN-Transistoren (in Silizium) hatten ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als PNP-Transistoren, wie in diesem zufälligen Artikel hier erläutert: [Warum werden NPN-Transistoren gegenüber PNP bevorzugt?] ( Http://www.madsci.org/posts/archives) /2003-05/1051807147.Ph.r.html ). Es sind die Schalt- und Verstärkungskonfigurationen, die mit jeder Art von BJT möglich sind, die Teil der Motivation für positive Versorgungsspannungen sind.

   Und zu Schaltzwecken muss ein BJT-Transistor in einer Konfiguration mit gemeinsamem Emitter verwendet werden, was für NPN mit positiver Versorgung das Schalten der Low-Side-Seite (Kathodenseite) der LED bedeutet.

Ich konnte keine endgültigen Gründe finden, aber ich bin auf Folgendes gestoßen:

Es war schon immer meine Streit- und Entwurfstechnik, Strom nach Möglichkeit abzusenken, anstatt ihn zu beziehen. Daher bevorzuge ich, wo immer möglich, eine gemeinsame Anode für Displays und andere angetriebene Geräte. Ich schreibe alle Firmware-Routinen, um Tiefs für die Ausführung und keine Hochs bereitzustellen In den meisten Datenblättern sind Gründe dafür offensichtlich, dass die meisten Geräte mehr sinken können als sie beschaffen können.

- EEng ( Quelle )

Es kann sein, dass der geringfügige Vorteil, den der sinkende Strom für die meisten Geräte gegenüber der Beschaffung bietet, die Hersteller häufiger dazu veranlasst, Anzeigen in einer gemeinsamen Anodenkonfiguration zu entwerfen.

Nach meiner Erfahrung ist es einfacher, die negative Seite zu wechseln.

Viele Elektronikgeräte haben unterschiedliche Spannungsanforderungen. Wenn Sie viel miteinander verbinden (z. B. eine LED oder einen LED-Streifen und einen Mikrocontroller), haben sie wahrscheinlich eine gemeinsame Masse, aber eine andere Versorgungsspannung. Die meisten Spannungsregler haben eine gemeinsame Masse, einen Hochspannungseingang und einen Niederspannungsausgang.

Zum Schalten der Kathode (oder der Erdungs- oder 0-V-Seite) können Sie einen n-Kanal-MOSFET mit Logikpegel verwenden. Dies erfordert, dass das Gate auf einige Volt über 0 V geht, damit der Transistor eingeschaltet ist, und auf 0 V, damit er ausgeschaltet ist. Dies ist normalerweise für Mikrocontroller mit 3,3 oder 5 V recht einfach.

Um die Anode (oder die positive Seite) für ein Gerät zu schalten, das mit einer höheren Spannung (z. B. 12 V) arbeitet, würden Sie einen p-Kanal-MOSFET mit Logikpegel verwenden. Dazu müssen Sie einen Bereich von 0 V bis einige Volt unterhalb des Versorgungspegels (12 V) liefern. Dies bedeutet, dass ein 3,3 V- oder 5 V-Mikrocontroller den Transistor nicht direkt steuern kann. Stattdessen müssen Sie zusätzliche Geräte wie einen n-Kanal-MOSFET und einige Widerstände oder einen Optokoppler und einige Widerstände usw. hinzufügen. Die andere Option wäre, eine gemeinsame positive Spannung von 0 V zu haben und die negativen Spannungen negativ zu haben (also -3,3 oder -5 V für einen Mikrocontroller und -12 V für die LEDs), aber dies erfordert dann, dass Sie sicherstellen, dass die negative Spannungen sind nicht direkt angeschlossen,

Daher ist das Schalten der Kathode typischerweise viel einfacher.

Da Sie die Farben einzeln steuern möchten, ist es einfacher, eine gemeinsame Anode (und damit einzelne Kathoden) zu haben, um sie zu wechseln.

Wahrscheinlich wie alles andere haben die unsichtbaren Hände des freien Marktes sowohl Hersteller als auch Verbraucher zur gemeinsamen Anode bewegt, einfach weil mehr Menschen gemeinsame Anoden gekauft haben. Fast wie Darwins Theorie der Entstehung von Arten. Zwei Tiere können nicht dieselbe Nische besetzen, eines dominiert das andere. Warum hat AC DC gewonnen? Warum hat VHS Betamax gewonnen? Generische Flash MP3-Player gegen Zune gegen iPods? Weil einer dem anderen vorgezogen wurde und die Hersteller folgten.

LED-Streifen unterscheiden sich von normalen Elektronikteilen, da viele Endverbraucher und Verbraucher direkt einkaufen. Und die Massenproduktionshersteller, die die ursprünglichen Angebote kopiert haben, werden nur das produzieren, was rentabel ist.

Hersteller sehen, dass Verbraucher Common Anode kaufen, also produzieren sie mehr. Verbraucher sehen mehr Common Anode, sie kaufen mehr. Huhn oder Ei, das Endergebnis ist das gleiche.