大尺寸數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路設(shè)計(jì)

1 大尺寸數(shù)碼管特性
圖1是深圳佳美公司JM-S40O11D4英寸共陽(yáng)高亮紅色數(shù)碼管各字段的組成。A～G7個(gè)段都是由8只發(fā)光二極管串、并聯(lián)而成；DP是小數(shù)點(diǎn)，由2只發(fā)光二極管串聯(lián)而成。單個(gè)發(fā)光二極管的極限和光電參數(shù)如表1所列。

否 正向電流If(20 mA)是長(zhǎng)時(shí)間靜態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的電流最大值，如果超過(guò)此值，將導(dǎo)致數(shù)碼管壽命下降，甚至損壞。峰值電流Ipeak(100 mA)足動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的脈沖電流最大值。JM―S40011 D的A～G字段的導(dǎo)通電壓為7．2～8V，單管脈沖電流一般選50 mA，超過(guò)50 mA后其亮度就不與電流成比例增加了。

2 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)2例
動(dòng)態(tài)扣描驅(qū)動(dòng)利用人眼的特性，分時(shí)進(jìn)行LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)，人眼感受的是有效亮度的平均值。其優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)芯片少，電路簡(jiǎn)單，成本低。
擴(kuò)充電壓、電流的驅(qū)動(dòng)電路形式很多。圖2、圖3是“廣電播控機(jī)房大尺寸綜合顯示器”顯示部分的主要電路，由6只4英寸高亮紅色共陽(yáng)數(shù)碼管(N1～N6)組成，主控單片機(jī)為關(guān)國(guó)Atmel公司的AVR系列ATmegal6。主控單片機(jī)通過(guò)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路在大尺寸數(shù)碼管上以一定時(shí)長(zhǎng)分時(shí)顯示“時(shí)、分、秒”、“年”、“月、日”、“溫度”、“濕度”等信息。

2．1 單片機(jī)完成掃描的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電路
圖2電路中，單片機(jī)ATmegal6完成譯碼、動(dòng)態(tài)掃描等功能。74LS07是6同相電平轉(zhuǎn)換電路，輸出級(jí)是集電極開路的晶體管，耐壓30 V，驅(qū)動(dòng)電流30 mA，在ATmegal6PA0～PA5口電平控制下驅(qū)動(dòng)Q1～Q6 PNP達(dá)林頓功率管TIPl27，實(shí)現(xiàn)6只共陽(yáng)數(shù)碼管的字驅(qū)動(dòng)。ULN2803是8位NPN達(dá)林頓陣列，耐壓50 V，驅(qū)動(dòng)電流500 mA，這里用于ATmegal6 PCO～PC7口數(shù)碼管段驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)充。任一時(shí)刻，只有1個(gè)數(shù)碼管得電，數(shù)碼管的陽(yáng)極接SAl～SA6，用于驅(qū)動(dòng)電壓取樣。
R1～R8是大尺寸數(shù)碼管A～G字段的限流電阻，電阻值和功率根據(jù)以下因素計(jì)算：
◆大尺寸數(shù)碼管的供電電壓，各段的導(dǎo)通電壓；
◆TIPl27和ULN2803的導(dǎo)通壓降；
◆組成大尺寸數(shù)碼管的單個(gè)發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流。
本設(shè)計(jì)中，單個(gè)發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流為45 mA，供電電壓12 V，限流電阻選用33 Ω，O．5 W規(guī)格。
本電路占用單片機(jī)的I／O口較多，單片機(jī)要完成數(shù)碼管的譯碼、掃描等任務(wù)，負(fù)擔(dān)較重，但對(duì)一些小應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不錯(cuò)的選擇。
2．2 專用芯片完成掃描的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電路
后續(xù)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)增加了很多功能，單片機(jī)負(fù)擔(dān)加重，大尺寸數(shù)碼管顯示時(shí)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。增加專用芯片完成數(shù)碼管的掃描驅(qū)動(dòng)、按鍵檢測(cè)等功能，以減輕單片機(jī)的資源占用，簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，效果很好，如圖3所示。