I circuiti a LED con resistori di limitazione in corrente si trovano diffusamente impiegati come indicatori del passaggio della potenza soprattutto nei sistemi integrati per il debugging. In taluni casi, tuttavia, si può pensare a un diverso approccio nel considerare questo tipo di circuiti. Per esempio, in funzione dalla polarizzazione applicata molti transistor bipolari manifestano la sgradevole possibilità di commutare nella regione attiva inversa e, specialmente nei circuiti alimentati a basso voltaggio nei quali circolano risicate correnti come, ad esempio, succede nei regolatori lineari, i transistor NPN hanno maggiori probabilità di commutare alla regione inversa dove abbassano il guadagno, deteriorando le prestazioni del circuito.
Il circuito illustrato nella figura 1 può ricevere la sua tensione di alimentazione da un alimentatore in continua consumer, o wall-wart, capace di fornire stabilmente da 7 a 12 V, ma può anche essere alimentato a 5 V attraverso una porta USB, Universal Serial Port. Per questo tipo di applicazioni circuitali è indispensabile implementare un piccolo circuito a LED che indichi se la tensione d’alimentazione viene fornita dall’alimentatore o dalla porta USB.
Fig. 1 – Questo circuito può ricevere tensione sia da un alimentatore consumer sia tramite una porta USB. Un LED provvede a illuminarsi quando la tensione arriva dall’alimentatore, mentre si spegne quando arriva dalla porta USB
Il circuito riportato risolve il problema usando il transistor Q1, un FET 2N7002, e il diodo zener D1. Il transistor FET è in serie insieme al LED1 e al resistore limitatore di corrente R1. Il diodo è un Vishay AZ23C4V3-V che ha una tensione inversa tipica di 4,3 V con tolleranza fra 4 e 4,6 V. Quando la tensione base/emettitore del Q1 supera il suo intervallo di soglia compreso fra 1 e 2,5 V allora il LED1 s’illumina, mentre la tensione in ingresso dalla porta USB è insufficiente ad accendere il LED1 a causa della caduta di tensione presente sul diodo zener D1. È per questo motivo che il LED s’illumina solo quando riceve tensione dall’alimentatore principale, ma non si accende se c’è tensione sulla porta USB.
Nelle prove il LED mostra d’illuminarsi già quando la tensione d’ingresso è a soli 7,1 V e non appena scende sotto tale valore il LED si spegne subito, indicando che l’alimentazione del circuito non avviene più dall’alimentatore, ma dalla porta USB. Il resistore R3 è formato da due resistori di 1 kOhm in parallelo e ciò è indispensabile poiché la tensione d’ingresso può salire fino a 12 V mentre la caduta di tensione minima sul diodo zener è di 4 V. In tal modo sul resistore R3 appare una tensione di 8 V che dissipa 0,128 W e, invero, sarebbe un po’ troppo alta per un solo resistore in package 0805, ragion per cui è meglio usarne due in parallelo.