你真的懂怎么点灯吗？

只看该作者 · 2023-1-12 09:52

本帖最后由王小琪于 2023-1-12 10:01 编辑

说起点灯，恐怕不会有人会陌生，灯都没点过，你好意思说你是搞电子的吗。不会点灯就好像写代码的没听过Hello World。卖猪肉的没杀过猪。
本文将简单介绍关于点灯的注意事项，帮忙大家对点灯能有更深入的认识，如果能对大家有所启迪，那就功德圆满了。
一、如何选择限流电阻
如下图，是单片机的IO口直接驱动LED，只需要一个LED和电阻即可点亮LED。
此处设定LED正相导通压降为Vf，请问限流电阻应该选多大阻值的呢？肯定有人说，这还不简单，50Ω、220Ω、510Ω、2K、5K。为什么选这个阻值呢，因为我之前都是这么选的，根据经验来的。。。。。。
如下图，由最简单的欧姆定律可知，电流I=（3.3-Vf）/R，我想知道选多大的电阻，需要知道Vf和I多大，那么怎么知道这两个值呢。

此时就需要看你选的什么led，从规格书里面找到对应参数了。如下图可以看到Vf范围为1.8-2.4，那就取一个中间值，Vf=2.1V，推荐电流I=20mA，那么R=1.2/0.02=60Ω。所以上图中的60Ω就是这么来的，当然电子是一门需要实际支持的学科，当选择60Ω通电后，你如果发现过亮，可以将电阻改大。但一开始需要一个基准，60Ω就是这个基准。

二、单片机的灌电流和拉电流一样吗
如下图，是IO口驱动LED的两种方式，一种需要输出低电平才能驱动LED，叫做灌电流。一种需要输出高电平才能驱动LED，叫做拉电流。

那么这两种有啥区别呢，网上有一个说法是灌电流的驱动能力比拉电流的驱动能力强，是真的吗。
本着实事求是的精神，我们打开了芯片的规格书，可以看到拉电流和灌电流都是25mA，既然有了官方的背书，那我肯定以这个为准，所以在此打下假，STM32的IO口灌电流的驱动能力和拉电流的驱动能力是一样的。

三、通过IO口直接驱动LED和用三极管驱动LED的区别
上文分析了STM32的IO驱动能力只有25mA，一个LED电流就有20mA，所以只能点亮一个LED。
如下图如果需要点亮四个LED，那么左边采用IO直接驱动的话，就会出现驱动能力不够，LED点不亮的情况。
右边通过一个NPN三极管，可以看到IO只需要提供i=(3.3-0.7)/1000=2.6mA的电流即可驱动4个LED，因为LED是由3.3V电流驱动的，只要3.3V和NPN三极管带的动，就可以提供很强的输出能力，肯定比单个IO口驱动能力强得多。

四、NPN和PNP四种驱动方式对比
上面提到了IO口直接驱动能力会比较弱，那么下图给出了四个驱动电路图，大家可以看看哪些更加的合理。可以花一分钟思考一下。

大家可以看到第一个和第二个是用的NPN三极管，区别在于一个的LED和限流电阻放在集电极c，一个的LED和限流电阻放在发射机e。那么哪种更合适呢，还是都可以。
我分别放了两个测试点，分别是Test_3和Test_4
可以看到，Test_3接到GND，所以Test_3电平始终为0V，IO_3为高电平，则三极管导通，LED点亮；IO_3为低电平，则三极管断开，LED熄灭
Test接到了LED正极，假设LED被点亮了，那么三极管导通，则Test_4接到了3V3，那么想要三极管导通，则必须IO_4电压大于3.3V+0.7V=4V。但STM32的IO只能输出3.3V电压。所以无论如何，下图右边的方案都不可能点亮LED，所以左图方案是正确的。右图方案是错误的。

同理用PNP三极管也是如上面分析一样，左图可以，右图不可以。