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无线电电子与电气工程百科全书 LCD 和 LED 显示器的电源。 无线电电子电气工程百科全书
基于发光二极管 (LED) 的液晶显示器 (LCD) 指示器和显示器可以使用传统电源进行操作。 但是，这并不是供电的最佳方式。 下面将显示使用专用微电路（由 MAXIM 生产的稳压器）开启的选项。 使用数字电位器调节 LED 背光 DS 5 1050 位可编程电位器用作脉宽调制器 (PWM) 的主要元件。 以 0、100% 的步长将脉冲宽度从 3 更改为 125%。 电位器由与 I 兼容的两线串行接口控制2C，在两线总线上寻址多达 1050 个 DS 1。 控制液晶显示器LED背光亮度的电路方案如图XNUMX所示。 一。
该电路不是为控制 LCD 对比度电压而设计的。 本例中使用的 20x4 字符显示器，来自 Optrex 的 DMC 20481 型，具有黄绿色 LED 背光。 LED 上的正向压降为 4,1 伏，最大正向电流为 260mA。 通过改变脉宽调制器的占空比，从而改变 LED 的输入功率。 当脉冲是模式循环时间的 100% 时，我们有最大的电源，因此，发光的最大亮度。 反之，当循环动量为 0% 时，辉光的亮度也为零。 PWM 调制器的控制非常简单。 唯一的要求是 LED 不闪烁。 我们的眼睛看不到频率为 30 Hz 及以上的眨眼。 “最慢”的 DS1050 以 1 kHz 运行。 这对于目视观察和最小化电磁辐射来说已经足够了。 MOS管Q1的选择必须使其可以直接由电压从地变化到V的5V脉宽调制器驱动cc. 上电时的默认 PWM 占空比为 2。PWM 驱动的晶体管 Q1 可以切换 LED 背光所需的 260 mA。 晶体管 Q1 的栅极阈值电压为 2-4 伏。 二极管 D1 类型 1N4001 用于将 Vcc 降低到 4,3 伏，低于 LED 的最大正向压降。 由于高功耗，不使用电阻器代替指定的二极管。 为了可靠地关闭 MOSFET，安装了一个电阻器 R3，它消除了 Q1 的“浮动”栅极模式。 电容 C1 用作电源滤波器，应在高频下工作良好，并尽可能靠近 U1 的端子安装，与电源的距离最小。 数字电位器 DS 1050 - 001 由地址 A=000 的硬件设置。 8051 型微控制器的程序可在 MAXIM 网站上的“App. note 163”附录中找到。 为了控制液晶显示器 (LCD) 的对比度，建议使用 DS1668/1669 Dallasstats 或 DS 1803 等数字电位器，而不是传统的机械电位器。选择 DS1668/1669 器件是因为它们同时提供按钮以及集电器触点的微控制器控制。 同样重要的是，这些设备具有内部非易失性存储器，可让您在没有电源的情况下保存集电器的位置。 图上。 图 2 显示了使用 DS 1669 数字电位器进行 LCD 对比度控制的示意图。
当然，这里也可以使用 DS 1803 型双数字电位器。 液晶模块 (LCM) 由 5 伏供电。 向电阻为 1669 kOhm 的 DS 10 提供相同的电压。 集电器端子直接连接到电源输入 Vo 液晶模组驱动。 使用数字电位器可以减小设备的尺寸，显着提高耐用性并将控制权转移到系统微控制器。 好吧，现在回到 LED 的控制。 随着彩色液晶显示器在手机、PDA、数码相机等领域的日益普及，白光LED正在成为流行的光源。 白光可由冷阴极荧光灯 (CCFLS) 或白光 LED 提供。 由于其尺寸、复杂性和高成本，CCFLS 长期以来一直是白色的唯一来源。 但现在它们正在被白光 LED 取代。 它们不需要高压（200 - 500 VAC）和大型变压器来产生这种电压。 尽管白色 LED（3 至 4V）上的正向电压降高于红色（1,8V）或绿色（2,2 - 2,4V），但它们仍然需要相当简单的电源。 白色 LED 的亮度是通过改变流过它的电流来控制的。 全亮度发生在 20 mA。 随着流过 LED 的电流减小，亮度降低。 数码相机和手机通常需要 2 到 3 个 LED。 可以有 2 种方式对 LED 进行分组：并行和串行。 当 LED 串联时，将保证通过每个 LED 的电流量相同。 但这种夹杂物需要比并联连接更高的电压。 当并联连接时，电压大约等于单个 LED 上的正向电压降，而不是整个 LED 行上的电压降。 但是，由于 LED 上的正向电压降的扩散，二极管的亮度可能会有所不同，因此如果它们没有被调节，则电流会有所不同。 大多数情况下电池电压不足以点亮白色 LED，因此必须使用 DC/DC 转换器。 在这种情况下，LED 的并联连接是可取的，因为 DC/DC 转换器在增加的输出电压与输入电压的比例很小的情况下最为有效。 LED并联 并联 LED 的方式主要有 3 种，如图 XNUMX 所示。 XNUMX.
让我们仔细看看这些选项。 控制流过 LED 的电流的一种简单方法是使用专门为此目的设计的芯片。 开关电路如图所示。 4. 这里展示的是一个便宜的 MAX1916 芯片，它允许您调节通过 3 个白光 LED 的电流。 电流的绝对精度为 10%，流过 LED 的电流相差不超过 0,3%。 这是最重要的特性，因为每个 LED 的光通量必须相同。 在全亮度下，通过 LED 的电流为 20 mA。 在这种情况下，225 mV 就足够了，超过了 LED 上的电压降，微电路可以维持设定的电流值。 使用电阻器 R 设置通过 LED 的电流集. 电流计算公式如下。
其中：
绝对电流也必须控制，但亮度通常会随着整个设备（例如，手机显示屏）的变化而变化。 亮度的变化可以通过将脉冲宽度调制信号施加到芯片的使能（EN）输入来获得。 最大亮度将在 100% 脉冲宽度和 0% 时 - LED 不亮。 使用可变输出电源这种开关方法不太准确，因为通过每个 LED 的单独电流没有被调节。 如何提高流过每个二极管的电流并匹配它们的绝对精度？ 通过 LED 的电流由以下公式计算： I领导 =（V输出 - V.d) / R 由于生产变化，即使在相同的电流下，LED 上的直流电压降（Vd) 可能不同。 您可以写出通过 2 个二极管的两个电流的比率 I1/I2 = R2/R1 [(V输出 - V.d1)/(V输出 - V.d2)] 考虑到电阻器具有高精度（这是可以接受的），我们有： I1/I2 = (V输出 - V.d1)/(V输出 - V.d2) 由此可见，通过二极管的电流之比（差值）越小，电源的输出电压就越高。 必须牢记的是，通过 LED 的电流值的收敛是通过更高的功耗来支付的。 因此，我们可以推荐稳压器输出端的电压等于 5 伏。 要获得这样的电压，您可以使用简单的转换器，例如 MAX 1595 (UØ = 5V，我Ø = 125 mA），或使用 MAX1759 可变输出发送器。 因此，通过改变稳压器的输出电压，可以将 LED 中的电流校正到所需的水平（例如，20 mA）。 如果不能通过调节电源输出端的电压来校正电流，则将电阻和MOS管与镇流电阻R1a：R3a并联，如图5所示。 1. 用逻辑电平开启和关闭MOS管，可以连接或断开附加电阻R3v:.RXNUMXv，有效改变镇流电阻的阻值。
通过 LED 的电流等式与上述相同。 Ix =（V输出 - V.dx) / Rx (1) 但在这种情况下 V输出 不可调，但 I1 可调，其值为 I1=Voc /R1(2) 其中：Voc - 来自电阻器 R1 的反馈电压。 由于仅调节一个二极管的电流，因此 LED 上不同的正向压降会导致不同的电流流过它们。 在这种情况下，您可以使用以下内容。 我们将电阻分为两部分：R2 \u1d R1A + R1B 代入式（1），将式（1）中R2的值代入R1B。 R2 和 R3 不需要电阻分离。 它们的值必须等于 R1A + R1B。 现在稳压器的输出将保持由电阻器 R1B 两端的电压降确定的电压，如图 6 所示。 1.如果R1B的设置等于RXNUMX的电压，那么误差放大器将保持在相同的状态，稳压器的输出电压将增加，这将确保通过每个LED的电流匹配。
排序 LED 串联 LED 的主要优点是流过所有二极管的电流相同，发光的亮度相同。 这种包含的缺点是：需要更高的电压，因为每个 LED 上的电压降是相加的。 即使是 3 个白色 LED 也需要 9 - 12 伏电压。 通常，关键调节器用于此类包含，作为用于这些目的的最有效转换器。 图 7 显示了 MAX 1848 按键调节器的连接图，用于控制三个串联的白光 LED。 该器件的供电电压为 2,6 至 5,5 伏，输出电压高达 13 伏。 输入范围适用于一节锂离子电池或 3 节 NiCD/NiMH 电池。 稳压器的工作频率为 1,2 MHz，允许使用尺寸最小的外部组件。 输出为 PWM 信号。 过电压被整流并馈送到 LED。 通过 LED 的电流以及亮度可以使用 DAC 采样电压或应用于 MAX 1848 的 CTRL 输入的滤波 PWM 信号进行调整。MAX 1848 使用 LED 时的效率高达 87%。
对于需要多个 LED 的大型显示器，可以使用 MAX 1698 按键控制器（参见图 8）。 该微电路可以在仅 0,8 伏的输入电压下工作，并且输出电压受外部 n 沟道 MOSFET 的工作电压的限制。 高达 300 mV 的低反馈电压（FB 引脚）有助于电路的最大效率，达到 90%。 LED 的亮度使用电位器调节，其中电刷连接到微电路的 ADJ 引脚。 电位器可用于模拟和数字。
当然，用于为液晶和LED显示屏供电和背光的芯片数量并不限于文中介绍的名称。 如果读者想为他的特殊情况选择所需的微电路，那么没有什么比进入 maxim-ic.com 网站并熟悉那里的产品特性更容易的了。 使用了 MAXIM 公司的信息资料。 作者：A. Shitikov； 出版：radioradar.net
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