LED顯示屏恒流驅(qū)動電路的設計精

1、LED顯示屏恒流驅(qū)動電路的設計堵國梁,史小軍,朱為摘要：本文介紹了 L ED顯示屏常規(guī)型驅(qū)動電路的設計方式及其存在的缺陷，提出了簡單的L ED顯示屏恒流驅(qū)動方式及電路的實現(xiàn)。關鍵詞:L ED顯示屏 動態(tài)掃描 驅(qū)動電路中圖分類號:TN 873+. 93文獻標識碼:A文章編號：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)光二極管構成的點陣模塊或像素單元，組成大面積顯示屏幕，以其可靠性高、 使用壽命、環(huán)境適應能力強、性能價格比高、使用成本低等特點 ，在信息顯示領域已經(jīng)得到了非常廣泛的應用1。L ED顯示屏主要包括發(fā)

2、光二極管構成的陣列、驅(qū)動電路、控制系統(tǒng)及傳輸接口和相應的應用軟件等 ，其中驅(qū)動電路設計的好壞,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。本文就常規(guī)型驅(qū)動電路的設計作些分析并提出恒流驅(qū)動電路的設計 方式。2 LED顯示屏常規(guī)驅(qū)動電路的設計LED顯示屏驅(qū)動電路的設計，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)動電路的設計為例為進行分動態(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

3、作，使得每行LED的點亮時間占總時間的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，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面2。常規(guī)型驅(qū)動電路的設計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,而以達林頓 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)動電路如以單色點陣、16行64列為一個基本

4、單元,則需用8片74HC 595、64 個8050及16個行掃描管,其工作原理為：將八片74HC 595級連,共用一個串行時鐘CL K及數(shù)據(jù)鎖存信號STR。當?shù)?一行需要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過8>8=64個CL K時鐘后將全部移入74HC 595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74HC 595的后級鎖存器中,則與其各輸出位對應的8050將處于飽和導通或截止；同時由行掃描控制電路產(chǎn)生信號使第一行掃描管導通,相當于第一行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；在第一行L ED管子點亮的同時,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，并同時由行掃描控制電路將第一行掃描管 關閉而接通第二行，使第二行L ED管子點亮以此類推，當?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，其工作時序見圖2圖2工作時序圖常規(guī)型驅(qū)動電路存在的缺陷該常規(guī)型驅(qū)動電路的設計結(jié)構雖然比較簡單，但存在有二個缺陷：(1流都將當某一行行驅(qū)動管有效時，該行所對應的所有LED發(fā)光二極管的點亮電流過該行驅(qū)動掃描管，而一行中點亮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 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,影響了整個顯示屏亮度的均勻性。由此筆者設計了一種列恒流驅(qū)動電路，用這種方法就可消除電源電壓的波動及 行掃描管管壓降的變化對L ED顯示屏亮度的影響。4 LED顯示屏恒流驅(qū)動電路的設計圖 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)光二極管的相對亮度與其中流過的電流之間的關系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)動型器件。所以只要能保證每個 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。TIP12SI 1(1TIP127 LUfE n74KC59574IC595DATAcueSTRVDD圖4列恒流型驅(qū)動電路在電源電壓V DD穩(wěn)定時,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,V

8、=5. 9V 4。所以當74HC 595的某一位輸出為高電平時,其對應列的L ED將被點亮,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應發(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L ED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)動電路與原常規(guī)型驅(qū)動電路相比，僅利用較小的改 動就

9、克服了常規(guī)型驅(qū)動電路的缺陷，確保了較完美的性能，筆者通過多塊顯示屏的實際使用均得到了理想的顯示效果。參考文獻1關積珍。中國L ED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況綜述?，F(xiàn)代顯示,2001; 12吳光等。L ED顯示屏電路技術概況?，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