MC14094等作为列数据锁存, 以 8050 等小功率N PN 三极管为列驱动, 而以达林顿三极管
led显示屏驱动电路(图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L ED 的点亮时间占总时间的 1ö n, 只要每行
的刷新速率大于 50 Hz, 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[ 2 ]
。
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N PN 三极管为列驱动, 而以达林顿三极管
如TIP127等作为行扫描管, 其电路如图1 所示。
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CL K 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CL K 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L ED
的正端都接高平, 显然第一行L ED 管子的亮灭就取决于74HC595 中所锁存的信号; 在第一
行L ED 管子点亮的同时, 在 74HC595 中移入第二行需要显示的数据, 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L ED 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, 其工作时序见图2。
常规型驱动电路存在的缺陷
该常规型驱动电路的设计结构虽然比较简单, 但存在有二个缺陷:
(1)当某一行行驱动管有效时, 该行所对应的所有L ED 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L ED 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L ED 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L ED 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。
由此笔者设计了一种列恒流驱动电路, 用这种方法就可消除电源电压的波动及行扫描
管管压降的变化对L ED 显示屏亮度的影响。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[ 3 ]
, 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。
列恒流型驱动电路见图4。
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 6
V 时,V = 5. 9V [ 4 ]
。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R 1、 R 2、 R 3 的值, 就可保证L ED 中流过的电流稳定不变, 并且可以使
L ED 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L ED 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L ED 发光二极管中流
过的电流恒定不变, 从而保证了L ED 显示屏亮度的均允性。
5结束语
该L ED 显示屏恒流驱动电路与原常规型驱动电路相比, 仅利用较小的改动就克服了常
规型驱动电路的缺陷, 确保了较完美的性能, 笔者通过多块显示屏的实际使用均得到了理想
的显示效果。