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山东LED显示屏 恒流驱动电路的设计分析

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山东LED显示屏 恒流驱动电路的设计分析

发布日期:2019-03-01 10:57 来源:http://www. 点击:

   是80年代后 期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体,它利用 发光二极管构成的点阵模块或像素单元,组成大面积显示屏幕,以其可靠性高、使用寿命、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点, 在信息 显示领域已经得到了非常广泛的应用。

  LED显示屏 主要包括发光二极管构成的阵列、驱动电路、控制系 统及传输接口和相应的应用软件等,其中驱 动电路设计的好坏, 对LED 显示屏的显示效果、制作成 本及系统的运行性能起着很重要的作用。所以,设计一 种既能满足控制驱动的要求,同时使用器件少、成本低 的控制驱动电路是很有必要的。本文就 常规型驱动电路的设计作些分析并提出恒流驱动电路的设计方式。

1 、LED显示屏 常规驱动电路的设计

 LED 显示屏 驱动电路的设计,与所用 控制系统相配合,通常分 为动态扫描型驱动及静态锁存型驱动二大类。以下就 动态扫描型驱动电路的设计为例为进行分析:

 动态扫 描型驱动方式是指显示屏上的4行、8行、16行等n 行发光 二极管共用一组列驱动寄存器, 通过行 驱动管的分时工作,使得每行LED的点亮 时间占总时间的1/n ,只要每 行的刷新速率大于50Hz,利用人 眼的视觉暂留效应,人们就 可以看到一幅完整的文字或画面。

  常规型 驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如74HC595或MC14094 等作为列数据锁存,以8050 等小功率NPN三极管为列驱动,而以达林顿三极管TIP127 等作为行扫描管,

如以单色点阵、16 行×64 列为一个基本单元,则需用8 片74HC595、64个8050及16个行扫描管, 其工作原理为:将八片74HC595级连,共用一个串行时钟CLK及数据锁存信号STR。当第一 行需要显示的数据经过8×8= 64 个CLK时钟后将全部移入74HC595中,此时产 生一个数据锁存信号STR,使数据锁存在74HC595的后级锁存器中,则与其 各输出位对应的8050 将处于 饱和导通或截止; 同时由 行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通,相当于第一行LED的正端都接高平,显然第一行LED管子的亮灭就取决于74HC595中所锁存的信号;在第一行LED管子点亮的同时,在74HC595中移入 第二行要显示的数据,随后将其锁存,并同时 由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行,使第二行LED管子点亮。以此类推,当第十 六行扫描过后再回到第一行,只要扫描速度足够高,就可形 成一幅完整的文字或图像,

  2、常规型 驱动电路存在的缺陷

  (1) 当某一 行行驱动管有效时,该行所对应的所有LED发光二 极管的点亮电流都将流过该行驱动扫描管,而一行中点亮LED管子的 多少随所要显示的文字或图形而不断改变,所以行 扫描管中流过的电流有较大的变化,将使其 管压降有所改变;

  (2) 点亮LED管子的 多少而引起电流的变化也将影响到电源电压值的波动,由此将影响到第一行LED管子两端的电压,使其随 不同的显示文字或图形不断波动,影响了 整个显示屏亮度的均匀性。

  3 、LED显示屏 恒流驱动电路的设计

  图3 给出了 发光二极管的相对亮度与其中流过的电流之间的关系,从曲线中可以看出: 在一定 的正向电流工作范围内,其发光 亮度与其中流过的电流近似成正比,属于电流驱动型器件。所以只要能保证每个LED发光管 中流过的电流为一常数,就能保证其亮度一致。

  而从常 规型驱动电路的工作原理中可以看出,由于其行、列驱动 管都工作在饱和状态,无法控 制其电流的大小,所以外 加电源电压的波动、行扫描 驱动管管压降的改变等,就直接影响LED 发光管中流过的电流,也即改 变了其显示亮度。如果将 列驱动管由饱和状态改为线性放大状态,变成恒流型驱动,就可以 消除由上述因素造成的显示屏亮度不均允的现象。

  在电源电压VDD 稳定时,74HC595 的高电平输出电压V 也很稳定,如电源电压VDD为6V 时,V = 5.9V。所以当74HC595的某一 位输出为高电平时, 其对应列的L ED 将被点亮,且其中 流过的电流近似为:

只要合理选择R1、R2、R3 的值,就可保证LED 中流过 的电流稳定不变,并且可以使LED发光二 极管工作在正向电流与对应发光亮度的最佳状态。

  用这种 列恒流驱动方式工作,可以做到不管一行中LED管子点亮数的多少,其行驱 动管的管压降虽然仍有变化,电源电压VCC也可以有所改变,由于每个LED发光二 极管中流过的电流恒定不变, 从而保证了LED 显示屏亮度的均匀性


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