Zasilacze do wyświetlaczy LCD i LED. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze

 Komentarze do artykułu

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) oraz wyświetlacze oparte na diodach elektroluminescencyjnych (LED) mogą być zasilane z konwencjonalnych zasilaczy. Nie jest to jednak najlepszy sposób zasilania. Poniżej zostaną pokazane opcje włączania za pomocą wyspecjalizowanych mikroukładów - regulatorów napięcia, które są produkowane przez MAXIM.

Korzystanie z potencjometru cyfrowego do regulacji podświetlenia LED

Jako główny element modulatora szerokości impulsu (PWM) zastosowano 5-bitowy programowalny potencjometr DS 1050. Zmień szerokość impulsu od 0 do 100% w krokach co 3, 125%. Potencjometr sterowany jest dwuprzewodowym interfejsem szeregowym zgodnym z I²C, adresowanie do ośmiu DS 1050 na dwuprzewodowej magistrali. Rozwiązanie obwodu do kontrolowania jasności podświetlenia LED wyświetlacza ciekłokrystalicznego pokazano na ryc. jeden.

Rys.. 1.

Ten obwód nie jest przeznaczony do kontrolowania napięcia kontrastu wyświetlacza LCD. Zastosowany w tym przykładzie wyświetlacz 20x4 typu DMC 20481 firmy Optrex ma żółto-zielone podświetlenie LED. Spadek napięcia przewodzenia na diodach LED wynosi 4,1 V, a maksymalny prąd przewodzenia wynosi 260 mA.

Zmieniając cykl pracy modulatora szerokości impulsu, zmieniając w ten sposób moc wejściową diod LED. Gdy impuls wynosi 100% czasu cyklu trybu, mamy maksymalne zasilanie i odpowiednio maksymalną jasność poświaty. I odwrotnie, gdy pęd cyklu wynosi 0%, jasność poświaty również wynosi zero.

Sterowanie modulatorem PWM jest dość proste. Jedynym wymaganiem jest to, aby diody LED nie migały. Nasze oczy nie widzą mrugania przy częstotliwościach 30 Hz i wyższych. „Najwolniejszy” DS1050 pracuje z częstotliwością 1 kHz. To wystarcza do obserwacji wizualnej i minimalizacji promieniowania elektromagnetycznego. Tranzystor MOS Q1 musi być tak dobrany, aby mógł być bezpośrednio napędzany przez modulator szerokości impulsu 5V, którego napięcie zmienia się od masy do V_cc. Domyślny cykl pracy PWM przy włączaniu wynosi 2. Tranzystor Q1 sterowany PWM może przełączać 260 mA wymagane do podświetlenia LED. Napięcie progowe bramki tranzystora Q1 wynosi 2-4 wolty. Dioda D1 typu 1N4001 służy do obniżania napięcia Vcc do 4,3 V, czyli poniżej maksymalnego spadku napięcia przewodzenia diod LED. Rezystor zamiast wskazanej diody nie jest używany ze względu na duże rozpraszanie mocy. Aby niezawodnie zamknąć MOSFET, zainstalowany jest rezystor R3, który eliminuje „pływający” tryb bramki Q1.

Kondensator C1 jest używany jako filtr mocy, powinien działać dobrze przy wysokiej częstotliwości i jest instalowany jak najbliżej zacisków U1, z minimalną odległością od źródła zasilania.

Potencjometr cyfrowy DS 1050 - 001 ustawiany jest sprzętowo o adresie A=000. Program dla mikrokontrolera typu 8051 znajduje się w załączniku do „Przypisu 163” na stronie MAXIM.

Do kontroli kontrastu wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (LCD) zamiast tradycyjnych potencjometrów mechanicznych proponuje się zastosowanie potencjometru cyfrowego, takiego jak DS1668/1669 Dallastats lub DS 1803. Wybrano urządzenia DS1668/1669, ponieważ zapewniają one oba przyciski oraz sterowanie mikrokontrolerem styku kolektora prądu. Nie bez znaczenia jest również to, że urządzenia te posiadają wewnętrzną nieulotną pamięć, która pozwala na zapisanie pozycji odbieraka prądu bez zasilania. Na ryc. Rysunek 2 przedstawia schemat kontroli kontrastu LCD za pomocą potencjometru cyfrowego DS 1669.

Ryż. 2. .

Oczywiście można tu również zastosować podwójny potencjometr cyfrowy typu DS 1803.

Moduł ciekłokrystaliczny (LCM) jest zasilany napięciem 5 woltów. To samo napięcie jest dostarczane do DS 1669, którego rezystancja wynosi 10 kOhm. Zacisk odbieraka prądu jest podłączony bezpośrednio do wejścia zasilania V_o Sterownik LCM.

Zastosowanie potencjometru cyfrowego pozwala na zmniejszenie gabarytów urządzenia, znaczne zwiększenie trwałości oraz przeniesienie sterowania do mikrokontrolera układu.

Cóż, teraz wróćmy do sterowania diodami. Wraz z rosnącą popularnością kolorowych wyświetlaczy ciekłokrystalicznych w telefonach komórkowych, urządzeniach PDA, aparatach cyfrowych itp., popularne stają się białe diody LED.

Białe światło może być zapewnione przez świetlówki z zimną katodą (CCFLS) lub białe diody LED. Ze względu na swój rozmiar, złożoność i wysoki koszt, CCFLS od dawna jest jedynym źródłem bieli. Ale teraz tracą grunt na rzecz białych diod LED. Nie wymagają wysokiego napięcia (200 - 500 VAC) i dużego transformatora do wytworzenia tego napięcia. I chociaż spadek napięcia w kierunku przewodzenia na białej diodzie (3 do 4 V) jest wyższy niż na czerwonej (1,8 V) lub zielonej (2,2 - 2,4 V), nadal wymagają one dość prostych zasilaczy. Jasność białej diody LED jest kontrolowana poprzez zmianę przepływającego przez nią prądu. Pełna jasność występuje przy 20 mA. Wraz ze spadkiem prądu płynącego przez diodę LED zmniejsza się jasność. Aparaty cyfrowe i telefony komórkowe zwykle wymagają od 2 do 3 diod LED. Istnieją 2 sposoby grupowania diod LED: równolegle i szeregowo.

Gdy diody LED są połączone szeregowo, ilość prądu przepływającego przez każdą z nich będzie taka sama. Ale takie włączenie wymaga wyższego napięcia niż przy połączeniu równoległym. Po połączeniu równoległym napięcie jest w przybliżeniu równe spadkowi napięcia w kierunku przewodzenia na pojedynczej diodzie LED zamiast spadku napięcia w całym rzędzie diod LED. Jednak jasność diod może być różna ze względu na rozprzestrzenianie się spadku napięcia w kierunku przewodzenia na diodach LED, a zatem różne prądy, jeśli nie są one regulowane. Napięcie baterii w większości przypadków nie wystarcza do zaświecenia białej diody, dlatego należy zastosować konwerter DC/DC. W tym przypadku pożądane jest równoległe połączenie diod LED, ponieważ przetwornice DC/DC są najskuteczniejsze przy małym stosunku zwiększonego napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego.

Równoległe połączenie diod LED

Istnieją trzy główne sposoby łączenia diod LED równolegle, jak pokazano na ryc. 3.

Rys.. 3.

1. Niezależna regulacja prądu przez każdą diodę.
2. Prądy są regulowane przez rezystory balastowe ze źródła regulowanego napięciem, odpowiadające spadkowi napięcia w kierunku przewodzenia na diodzie LED.
3. Ze źródła o regulowanym prądzie uzyskuje się napięcie równe spadkowi napięcia na regulowanej diodzie LED i rezystorze, a za pomocą rezystorów balastowych prąd płynący przez pozostałe diody LED jest regulowany.

Przyjrzyjmy się bliżej tym opcjom.

Prostym sposobem kontrolowania prądu płynącego przez diody LED jest użycie specjalnie zaprojektowanego do tego celu chipa. Obwód przełączający pokazano na ryc. 4. Pokazano tutaj tani układ MAX1916, który umożliwia regulację prądu za pomocą 3 białych diod LED. Bezwzględna dokładność prądu wynosi 10%, a prądy płynące przez diody różnią się nie więcej niż 0,3%. To najważniejsza cecha, ponieważ strumień świetlny każdej diody musi być taki sam. Przy pełnej jasności prąd płynący przez diodę LED wynosi 20 mA. W tym przypadku wystarczy 225 mV, przekraczając spadek napięcia na diodach LED, aby mikroukład utrzymał ustawioną wartość prądu. Ustawienie prądu przez diody LED odbywa się za pomocą rezystora R_zestaw. Równanie do obliczania prądu jest następujące.

gdzie:
I_{doprowadziło} - prąd płynący przez diodę LED [mA]
230 - współczynnik konwersji chipów
U_{na zewnątrz} - napięcie wyjściowe regulatora
U_zestaw = 1, 215 V
R_zestaw -rezystor zainstalowany pomiędzy wyjściem regulatora a wejściem SET MAX1916 (kΩ).

Rys.. 4.

Należy również kontrolować prąd bezwzględny, ale jasność zmieni się ogólnie dla całego urządzenia (na przykład wyświetlacza telefonu). Zmianę jasności można uzyskać podając na wejście enable (EN) chipa sygnał modulujący szerokość impulsu. Maksymalna jasność będzie przy 100% szerokości impulsu, a przy 0% - dioda LED nie świeci.

Ta metoda przełączania jest mniej dokładna, ponieważ poszczególne prądy przez każdą diodę LED nie są regulowane. Jak można zwiększyć bezwzględną dokładność prądów płynących i dopasowywania ich przez każdą diodę?

Prąd płynący przez diodę LED oblicza się według wzoru:

I_{doprowadziło} = (V_{na zewnątrz} - V_d)/R

Ze względu na różnice produkcyjne, nawet przy tych samych prądach, bezpośredni spadek napięcia na diodzie LED (V_d) może być inny. Możesz zapisać stosunek dwóch prądów przez 2 diody

I1/I2 = R2/R1 [(V_{na zewnątrz} - V_d1)/(V_{na zewnątrz} - V_d2)]

Biorąc pod uwagę, że rezystory mają dużą dokładność (jest to akceptowalne), mamy:

I1/I2 = (V_{na zewnątrz} - V_d1)/(V_{na zewnątrz} - V_d2)

Wynika z tego, że stosunek (różnica) prądów płynących przez diody jest tym mniejszy, im wyższe jest napięcie wyjściowe źródła zasilania. Należy pamiętać, że zbieżność wartości prądu przez diody LED jest opłacana wyższym poborem prądu. Dlatego możemy polecić napięcie na wyjściu regulatora równe 5 woltów.

Do uzyskania takiego napięcia można użyć prostych konwerterów np. MAX 1595 (U_O = 5V, I_O = 125 mA) lub użyć konwerterów o zmiennym wyjściu MAX1759. W ten sposób, zmieniając napięcie wyjściowe regulatora, można skorygować prądy w diodach LED do pożądanego poziomu (na przykład 20 mA). Jeżeli nie jest możliwe skorygowanie prądu poprzez regulację napięcia na wyjściu zasilacza, to równolegle z opornikami balastowymi R1a:R3a umieszczone są rezystory i tranzystory MOS, jak pokazano na rys. 5. Włączając i wyłączając tranzystory MOS z poziomem logicznym, można podłączyć lub odłączyć dodatkowe rezystory R1v:.R3v, skutecznie zmieniając wartość rezystora balastowego.

Rys.. 5.

Korzystanie z konwertera z regulowanym prądem wyjściowym. Na ryc. 3c przedstawia zasadę stosowania przetwornika o zmiennym prądzie wyjściowym. W tym scenariuszu prąd płynący przez jedną z diod (rys. 3c - D1) jest zamieniany na spadek napięcia na rezystorze R1 i to napięcie jest utrzymywane przez konwerter. Przetwornica może być typu kluczowego, przełączanych kondensatorów lub regulatora liniowego.

Równanie prądu płynącego przez diodę LED jest takie samo jak powyżej.

I_x = (V_{na zewnątrz} - V_dx)/R_x (1)

Ale w tym przypadku V_{na zewnątrz} nie można regulować, ale I1 można regulować, a jego wartość wynosi

Ja1 = V_oc /R1(2)

gdzie: V_oc - napięcie zwrotne pobrane z rezystora R1.

Ponieważ prąd tylko jednej diody jest regulowany, różne spadki napięcia przewodzenia na diodach LED mogą powodować przepływ przez nie różnych prądów. W takim przypadku możesz użyć następujących. Dzielimy rezystor na 2 części: R1 \u1d R1A + R1B i podstawiamy go w równaniu (1), a wartość R2 w równaniu (1) zastępujemy R2B. R3 i R1 nie wymagają dzielenia rezystora. Ich wartości muszą być równe R1A + R1B. Teraz wyjście regulatora będzie utrzymywało napięcie określone przez spadek napięcia na rezystorze R6B, jak pokazano na ryc. 1. Jeżeli ustawienie z R1B jest równe napięciu z RXNUMX, to wzmacniacz błędu pozostanie w tym samym stanie, napięcie wyjściowe regulatora wzrośnie, co zapewni dopasowanie prądów przez każdą diodę LED.

Rys.. 6.

Sekwencyjne diody LED

Główną zaletą łączenia diod LED w łańcuchu szeregowym jest to, że przez wszystkie diody przepływa ten sam prąd, a jasność świecenia jest taka sama. Wada tego włączenia: wymagane jest wyższe napięcie, ponieważ sumuje się spadek napięcia na każdej diodzie LED. Nawet 3 białe diody LED wymagają 9-12 woltów. Zazwyczaj do takiego włączenia wykorzystywane są kluczowe regulatory, jako najskuteczniejsze konwertery do tych celów. Rysunek 7 przedstawia schemat połączeń regulatora klawiszowego MAX 1848, przeznaczonego do sterowania trzema białymi diodami LED połączonymi szeregowo. Urządzenie może być zasilane od 2,6 do 5,5 wolta przy napięciu wyjściowym do 13 woltów. Zakres wejściowy jest przeznaczony dla jednego akumulatora litowo-jonowego lub 3 akumulatorów NiCD/NiMH. Częstotliwość pracy regulatora to 1,2 MHz, co pozwala na zastosowanie elementów zewnętrznych o minimalnych wymiarach. Wyjściem jest sygnał PWM. Nadmiar napięcia jest prostowany i podawany na diody LED. Prąd płynący przez diody LED, a tym samym jasność, można regulować za pomocą napięcia próbkowanego przez przetwornik cyfrowo-analogowy lub filtrowanego sygnału PWM podawanego na wejście CTRL MAX 1848. MAX 1848 ma sprawność do 87% z diodami LED.

Rys.. 7

W przypadku dużych wyświetlaczy, w których wymagana jest duża liczba diod LED, można użyć kontrolera klawiszy MAX 1698 (patrz Rysunek 8). Mikroukład może działać przy napięciu wejściowym tylko 0,8 V, a napięcie wyjściowe jest ograniczone napięciem roboczym zewnętrznego n-kanałowego MOSFET-u. Niskie, do 300 mV napięcie sprzężenia zwrotnego (pin FB) przyczynia się do maksymalnej sprawności układu, która sięga 90%. Jasność diody LED reguluje się za pomocą potencjometru, w którym szczotka jest połączona z pinem ADJ mikroukładu. Potencjometr może być używany zarówno analogowy, jak i cyfrowy.

Rys.. 8

Oczywiście ilość chipów, które służą do zasilania i podświetlania wyświetlaczy ciekłokrystalicznych i LED nie ogranicza się do elementów przedstawionych w artykule. Jeśli czytelnik chce wybrać mikroukłady niezbędne w jego konkretnym przypadku, nie ma nic prostszego niż wejście na stronę maxim-ic.com i zapoznanie się z charakterystyką produktów tam.

Wykorzystane materiały informacyjne firmy MAXIM.

Autor: A. Szitikow; Publikacja: radioradar.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Zasilacze.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Zestaw do strumieniowania Razer 24.10.2017 Popularna marka gamingowa Razer zaprezentowała dwa nowe profesjonalne urządzenia do strumieniowania: kamerę Kiyo i mikrofon Seiren X. Razer Kiyo to pierwsza na świecie kamera do komputerów PC z konfigurowalnym pierścieniem oświetlenia. Jego oświetlenie reprezentowane jest przez 12 białych diod LED. Kamera może nagrywać wideo w rozdzielczości HD 1280x720 pikseli przy 60 klatkach na sekundę lub Full HD 1920x1080 pikseli przy 30 klatkach na sekundę. Z kolei mikrofon Seiren X był pierwszym na świecie pojemnościowym urządzeniem USB klasy profesjonalnej, wyposażonym we wbudowany uchwyt wibracyjny. Dzięki temu możesz nadawać z dowolnego miejsca. Sprzedaż obu nowych produktów powinna rozpocząć się w bieżącym kwartale. Zarówno kamera, jak i mikrofon będą dostępne za 100 USD.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Microsoft Windows Phone 7

▪ Bajkowy robot do zapylania roślin

▪ Sianokosy laserem

▪ Pogoda i ból głowy

▪ Alkohol jest dobry dla wątroby

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Eksperymenty chemiczne. Wybór artykułu

▪ artykuł Isadory Duncan. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Jakie samce owadów kradną prezenty ślubne od innych samców, naśladując samicę? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Jezioro Sewan. Cud natury

▪ artykuł Zastosowanie zintegrowanego timera do automatycznej kontroli napięcia podczas ładowania akumulatorów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł kłębek wełny. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024