LED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)精

1、LED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)堵國(guó)梁,史小軍,朱為摘要：本文介紹了 L ED顯示屏常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方式及其存在的缺陷，提出了簡(jiǎn)單的L ED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)方式及電路的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞:L ED顯示屏 動(dòng)態(tài)掃描 驅(qū)動(dòng)電路中圖分類號(hào):TN 873+. 93文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：1005-9490(200103-0252-051 引言L ED顯示屏是80年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體,它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊或像素單元，組成大面積顯示屏幕，以其可靠性高、 使用壽命、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性能價(jià)格比高、使用成本低等特點(diǎn) ，在信息顯示領(lǐng)域已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用1。L ED顯示屏主要包括發(fā)

2、光二極管構(gòu)成的陣列、驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路設(shè)計(jì)的好壞,對(duì)LED顯示屏的顯示效果、制作成本及系統(tǒng)的運(yùn)行性能起著很重要的作用。所以,設(shè)計(jì)一種既能滿足控制驅(qū)動(dòng)的要求，同時(shí)使用器件少、成本低的控制驅(qū)動(dòng)電路 是很有必要的。本文就常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)作些分析并提出恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 方式。2 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，通過行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工

3、作，使得每行LED的點(diǎn)亮?xí)r間占總時(shí)間的1 n ,只要每行的刷新速率大于50H z ,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74HC 595或M C 14094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T IP 127等作為行掃描管,其電路如圖1所示。來稿日期:2001206225LIMB 1魯VCCT1P127Tin27 JLTH nEB2R1!氓8050T41C595一 一 一1 TKsgs1kJSATACLSSTKVID圖1常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路如以單色點(diǎn)陣、16行64列為一個(gè)基本

4、單元,則需用8片74HC 595、64 個(gè)8050及16個(gè)行掃描管,其工作原理為：將八片74HC 595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)?一行需要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過8>8=64個(gè)CL K時(shí)鐘后將全部移入74HC 595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74HC 595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LED管子的亮滅就取決于74HC 595中所鎖存的信號(hào)；在第一行L ED管子點(diǎn)亮的同時(shí),在74HC 595中移入第二行需要顯示的

5、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^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)序見圖2圖2工作時(shí)序圖常規(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流都將當(dāng)某一行行驅(qū)動(dòng)管有效時(shí)，該行所對(duì)應(yīng)的所有LED發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流過該行驅(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

6、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。4 LED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)圖 3 R ELA T I V E LUM I NOU S I N T EN S IT Y vs FORW A RD CU RR EN圖3給出了發(fā)光二極管的相對(duì)亮度與其中流過的電流之間的關(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)光管中流過的電流為一

7、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)電路見圖4。TIP12SI 1(1TIP127 LUfE n74KC59574IC595DATAcueSTRVDD圖4列恒流型驅(qū)動(dòng)電路在電源電壓V DD穩(wěn)定時(shí),74HC 595的高電平輸出電壓 V也很穩(wěn)定，如電源電壓V DD為6V 時(shí),V

8、=5. 9V 4。所以當(dāng)74HC 595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,且其中流過的電流近似為：I =R 1+R 2 V -V BE R 3只要合理選擇R 1、R 2、R 3的值,就可保證L ED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(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)光二極管中流過的電流恒定不變，從而保證了 LED顯示屏亮度的均允性。5結(jié)束語該LED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

9、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，筆者通過多塊顯示屏的實(shí)際使用均得到了理想的顯示效果。參考文獻(xiàn)1關(guān)積珍。中國(guó)L ED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r綜述?，F(xiàn)代顯示,2001; 12吳光等。L ED顯示屏電路技術(shù)概況?，F(xiàn)代顯示,2001; 13中山市朗瑪光電器材有限公司L ED Op toelectro n ic D evices Selecti onGu ide4數(shù)字集成電路手冊(cè)p . 453The D esig n of Con sta n t -curre n t D r ive C ircuit for L ED D isp layDU Guolia ngS H I X iaoj unZH U W eiAbstract : In th is p ap er , the gen eral desig n m ethod of the drive circu it fo r LED dis p lay is show ed and the ex iste nee draw back s is an alyzed . A k ind of si m p le con sta n t 2cu rren t drive cireu it fo r L ED di