LED顯示屏恒流驅(qū)動電路的設(shè)計分析
LED顯示屏主要包括發(fā)光二極管構(gòu)成的陣列、驅(qū)動電路、控制系統(tǒng)及傳輸接口和相應(yīng)的應(yīng)用軟件等,其中驅(qū)動電路設(shè)計的好壞, 對LED 顯示屏的顯示效果、制作成本及系統(tǒng)的運行性能起著很重要的作用。所以,設(shè)計一種既能滿足控制驅(qū)動的要求, 同時使用器件少、成本低的控制驅(qū)動電路是很有必要的。下面泰安市奇美特廣告公司的工作人員就常規(guī)型驅(qū)動電路的設(shè)計作些分析并提出恒流驅(qū)動電路的設(shè)計方式。
1 、LED顯示屏常規(guī)驅(qū)動電路的設(shè)計
LED顯示屏驅(qū)動電路的設(shè)計,與所用控制系統(tǒng)相配合,通常分為動態(tài)掃描型驅(qū)動及靜態(tài)鎖存型驅(qū)動二大類。以下就動態(tài)掃描型驅(qū)動電路的設(shè)計為例為進行分析:
動態(tài)掃描型驅(qū)動方式是指顯示屏上的4行、8行、16行等n 行發(fā)光二極管共用一組列驅(qū)動寄存器, 通過行驅(qū)動管的分時工作,使得每行LED的點亮?xí)r間占總時間的1/n ,只要每行的刷新速率大于50Hz,利用人眼的視覺暫留效應(yīng),人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。
常規(guī)型驅(qū)動電路的設(shè)計一般是用串入并出的通用集成電路芯片如74HC595或MC14094等作為列數(shù)據(jù)鎖存,以8050 等小功率NPN三極管為列驅(qū)動,而以達林頓三極管TIP127 等作為行掃描管。
如以單色點陣、16 行×64 列為一個基本單元,則需用8 片74HC595、64個8050及16個行掃描管,其工作原理為:將八片74HC595級連,共用一個串行時鐘CLK及數(shù)據(jù)鎖存信號STR。當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過8×8= 64 個CLK時鐘后將全部移入74HC595 中,此時產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)鎖存信號STR,使數(shù)據(jù)鎖存在74HC595的后級鎖存器中,則與其各輸出位對應(yīng)的8050 將處于飽和導(dǎo)通或截止; 同時由行掃描控制電路產(chǎn)生信號使第一行掃描管導(dǎo)通,相當(dāng)于第一行LED的正端都接高平,顯然第一行LED管子的亮滅就取決于74HC595中所鎖存的信號;在第一行LED管子點亮的同時,在74HC595 中移入第二行要顯示的數(shù)據(jù),隨后將其鎖存,并同時由行掃描控制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行,使第二行LED 管子點亮。以此類推,當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行,只要掃描速度足夠高,就可形成一幅完整的文字或圖像。
2、常規(guī)型驅(qū)動電路存在的缺陷
(1) 當(dāng)某一行行驅(qū)動管有效時,該行所對應(yīng)的所有LED發(fā)光二極管的點亮電流都將流過該行驅(qū)動掃描管,而一行中點亮LED管子的多少隨所要顯示的文字或圖形而不斷改變,所以行掃描管中流過的電流有較大的變化,將使其管壓降有所改變;
(2) 點亮LED管子的多少而引起電流的變化也將影響到電源電壓值的波動,由此將影響到第一行LED管子兩端的電壓,使其隨不同的顯示文字或圖形不斷波動,影響了整個顯示屏亮度的均勻性。
3 、LED顯示屏恒流驅(qū)動電路的設(shè)計
發(fā)光二極管的相對亮度與其中流過的電流之間的關(guān)系,從曲線中可以看出: 在一定的正向電流工作范圍內(nèi),其發(fā)光亮度與其中流過的電流近似成正比,屬于電流驅(qū)動型器件。所以只要能保證每個L ED 發(fā)光管中流過的電流為一常數(shù),就能保證其亮度一致。
而從常規(guī)型驅(qū)動電路的工作原理中可以看出,由于其行、列驅(qū)動管都工作在飽和狀態(tài),無法控制其電流的大小,所以外加電源電壓的波動、行掃描驅(qū)動管管壓降的改變等,就直接影響L ED 發(fā)光管中流過的電流,也即改變了其顯示亮度。如果將列驅(qū)動管由飽和狀態(tài)改為線性放大狀態(tài), 變成恒流型驅(qū)動,就可以消除由上述因素造成的顯示屏亮度不均允的現(xiàn)象。列恒流型驅(qū)動電路見圖4。
在電源電壓VDD穩(wěn)定時,74HC595的高電平輸出電壓V也很穩(wěn)定,如電源電壓VDD為6V 時,V = 5.9V。所以當(dāng)74HC595 的某一位輸出為高電平時, 其對應(yīng)列的LED 將被點亮,且其中流過的電流近似為:
只要合理選擇R1、R2、R3 的值,就可保證LED中流過的電流穩(wěn)定不變,并且可以使LED發(fā)光二極管工作在正向電流與對應(yīng)發(fā)光亮度的最佳狀態(tài)。
用這種列恒流驅(qū)動方式工作,可以做到不管一行中LED管子點亮數(shù)的多少,其行驅(qū)動管的管壓降雖然仍有變化,電源電壓VCC也可以有所改變, 由于每個LED發(fā)光二極管中流過的電流恒定不變, 從而保證了LED顯示屏亮度的均允性。
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