led顯示屏驅(qū)動(dòng)電路(圖1 )

LED顯示屏常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
　　LED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì), 與所用控制系統(tǒng)相配合, 通常分為動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)及靜
態(tài)鎖存型驅(qū)動(dòng)二大類。以下就動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)為例為進(jìn)行分析:
動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)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(dòng)寄存器, 通過(guò)行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工作, 使得每行L ED 的點(diǎn)亮?xí)r間占總時(shí)間的 1ö n, 只要每行
的刷新速率大于 50 Hz, 利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng), 人們就可以看到一幅完整的文字或畫
面[ 2 ]
。
常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)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N PN 三極管為列驅(qū)動(dòng), 而以達(dá)林頓三極管
如TIP127等作為行掃描管, 其電路如圖1 所示。

如以單色點(diǎn)陣、 16 行×64 列為一個(gè)基本單元, 則需用 8 片 74HC595、 64 個(gè) 8050 及 16
個(gè)行掃描管, 其工作原理為:
將八片 74HC595 級(jí)連, 共用一個(gè)串行時(shí)鐘CL K 及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)STR。當(dāng)?shù)谝恍行枰?br>顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)8×8= 64 個(gè)CL K 時(shí)鐘后將全部移入 74HC595 中, 此時(shí)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存
信號(hào)STR , 使數(shù)據(jù)鎖存在74HC595 的后級(jí)鎖存器中, 則與其各輸出位對(duì)應(yīng)的8050 將處于飽
和導(dǎo)通或截止; 同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通, 相當(dāng)于第一行L ED
的正端都接高平, 顯然第一行L ED 管子的亮滅就取決于74HC595 中所鎖存的信號(hào); 在第一
行L ED 管子點(diǎn)亮的同時(shí), 在 74HC595 中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù), 隨后將其鎖存, 并同
時(shí)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L ED 管子點(diǎn)亮……以此
類推, 當(dāng)?shù)谑袙呙柽^(guò)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, 其工作時(shí)序見(jiàn)圖2。

　常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路存在的缺陷
　　該常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)雖然比較簡(jiǎn)單, 但存在有二個(gè)缺陷:
(1)當(dāng)某一行行驅(qū)動(dòng)管有效時(shí), 該行所對(duì)應(yīng)的所有L ED 發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流都將流過(guò)該行驅(qū)動(dòng)掃描管, 而一行中點(diǎn)亮L ED 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(guò)的電流有較大的變化, 將使其管壓降有所改變;
(2)點(diǎn)亮L ED 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(dòng), 由此將
影響到第一行L ED 管子兩端的電壓, 使其隨不同的顯示文字或圖形不斷波動(dòng), 影響了整個(gè)
顯示屏亮度的均勻性。
由此筆者設(shè)計(jì)了一種列恒流驅(qū)動(dòng)電路, 用這種方法就可消除電源電壓的波動(dòng)及行掃描
管管壓降的變化對(duì)L ED 顯示屏亮度的影響。圖3 給出了發(fā)光二極管的相對(duì)亮度與其中流過(guò)的電流之間的關(guān)系[ 3 ]
, 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(guò)的電流近似成正比, 屬于電流驅(qū)動(dòng)型器
件。所以只要能保證每個(gè)LED 發(fā)光管中流過(guò)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(dòng)電路的工作原理中可以看出, 由于其行、列驅(qū)動(dòng)管都工作在飽和狀態(tài),
無(wú)法控制其電流的大小, 所以外加電源電壓的波動(dòng)、行掃描驅(qū)動(dòng)管管壓降的改變等, 就直接
影響LED 發(fā)光管中流過(guò)的電流, 也即改變了其顯示亮度。如果將列驅(qū)動(dòng)管由飽和狀態(tài)改為
線性放大狀態(tài), 變成恒流型驅(qū)動(dòng), 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(dòng)電路見(jiàn)圖4。

　在電源電壓VDD穩(wěn)定時(shí), 74HC595 的高電平輸出電壓V 也很穩(wěn)定, 如電源電壓VDD為 6
V 時(shí),V = 5. 9V [ 4 ]
。所以當(dāng)74HC595 的某一位輸出為高電平時(shí), 其對(duì)應(yīng)列的L ED 將被點(diǎn)亮,
且其中流過(guò)的電流近似為:

　　只要合理選擇R 1、 R 2、 R 3 的值, 就可保證L ED 中流過(guò)的電流穩(wěn)定不變, 并且可以使
L ED 發(fā)光二極管工作在正向電流與對(duì)應(yīng)發(fā)光亮度的最佳狀態(tài)。
用這種列恒流驅(qū)動(dòng)方式工作, 可以做到不管一行中L ED 管子點(diǎn)亮數(shù)的多少, 其行驅(qū)動(dòng)
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(gè)L ED 發(fā)光二極管中流
過(guò)的電流恒定不變, 從而保證了L ED 顯示屏亮度的均允性。
5　結(jié)束語(yǔ)
　　該L ED 顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路與原常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路相比, 僅利用較小的改動(dòng)就克服了常
規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路的缺陷, 確保了較完美的性能, 筆者通過(guò)多塊顯示屏的實(shí)際使用均得到了理想
的顯示效果。