中心議題：

• 分析并提出恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方式

解決方案：

• 分析LED顯示屏常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
• 發(fā)現(xiàn)常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路存在的缺陷
• 提出LED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方案

1、引言

LED顯示屏是80 年代后期在全球迅速發(fā)展起來(lái)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。

LED顯示屏主要包括發(fā)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， 通過行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工作，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50Hz，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。

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NPN 三極管為列驅(qū)動(dòng)，而以達(dá)林頓三極管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CLK及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)STR。當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過8×8= 64 個(gè)CLK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LED的正端都接高平，顯然第一行LED管子的亮滅就取決于74HC595 中所鎖存的信號(hào)；在第一行LED管子點(diǎn)亮的同時(shí)，在74HC595 中移入第二行要顯示的數(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LED 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。 [page]
3、常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路存在的缺陷

(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LED發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流都將流過該行驅(qū)動(dòng)掃描管，而一行中點(diǎn)亮LED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LED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LED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。

4 、LED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
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，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)L ED 發(fā)光管中流過的電流為一常數(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L ED 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。

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6V 時(shí)，V = 5.9V。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，且其中流過的電流近似為： 只要合理選擇R1、R2、R3 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)。
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用這種列恒流驅(qū)動(dòng)方式工作，可以做到不管一行中LED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)LED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。
總結(jié)

本文主要是對(duì)LED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)分析的技術(shù)文章，通過本文我們可以從中學(xué)到LED顯示屏常規(guī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路存在的缺陷以及LED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)等方面的技術(shù)知識(shí)。通過本文，廣大的電子工程師們一定能從中選擇合適的ED顯示屏恒流驅(qū)動(dòng)電路的解決方案。