Ujarzmić światło. Układy sterowania diod LED

Ujarzmić światło. Układy sterowania diod LED
Pobierz PDF Download icon
Diody LED są niemal wszechobecne. Początkowo były stosowane jako elementy sygnalizacyjne stanu pracy urządzenia, a obecnie buduje się z nich wielkoformatowe wyświetlacze oraz stosuje w systemach oświetlenia architektonicznego. Możliwość dynamicznej zmiany intensywności oświetlenia i barwy światła umożliwia kreowanie interesujących efektów świetlnych. Sterowanie wieloma diodami LED jest dość łatwe dzięki zastosowaniu specjalizowanych sterowników.
85ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 Układy sterowania diod LED Wyświetlacze wielkoformatowe Jedną za najpopularniejszych aplikacji diod LED są wyświetlacze reklamowe i informacyjne. Składają się one zazwyczaj z wielu, nawet tysięcy, monochromatycznych lub dwukolorowych diod LED. Stero- wanie diodami może być dynamiczne lub statyczne. Przy dynamicz- nym sterowaniu (multipleksowym) diody świecą mniej intensywnie niż przy statycznym. Do sterowania nimi służą specjalizowane układy do zasilania prądem o natężeniu do kilkudziesięciu mA i indywidual- nego włączania/wyłączania. Zazwyczaj mają one budowę szeregowe- go rejestru zatrzaskowego z wyjściami równoległymi, którymi włącza- ne lub wyłączane są źródła prądowe zasilające diody. Oprócz wyjść równoległych układy sterowników mają wyjście szeregowe, dzięki Ujarzmić światło Układy sterowania diod LED Diody LED są niemal wszechobecne. Początkowo były stosowane jako elementy sygnalizacyjne stanu pracy urządzenia, a obecnie buduje się z nich wielkoformatowe wyświetlacze oraz stosuje w systemach oświetlenia architektonicznego. Możliwość dynamicznej zmiany intensywności oświetlenia i barwy światła umożliwia kreowanie interesujących efektów świetlnych. Sterowanie wieloma diodami LED jest dość łatwe dzięki zastosowaniu specjalizowanych sterowników. któremu można je łączyć kaskadowo. Do sterowania takimi układami potrzebne są 3 wyjścia: sygnału zegarowego, linii danych oraz sygna- łu zatrzaskującego dane w rejestrach sterowników. Przy częstotliwości sygnału taktującego transmisją danych 25 MHz, zawartość matrycy składającej się z 2500 diod może być zmieniona w mniej niż 1 ms. W ofercie STMicroelectronics znajdują się układy z serii STP Power Logic, łączące właściwości funkcjonalne stałoprądowych za- silaczy oraz prostych sterowników diod LED. W zależności od wersji, mają one 4, 8 lub 16 wyjść do sterowania diodami LED, każde o wydaj- Rys. 1. Układy sterowania diod LED Dodatkowe materiały na CD 86 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 WYBÓR KONSTRUKTORA ności prądowej 3...500 mA. Zasilane są napięciem 3,3 lub 5 V. Układy STPxxC mają wbudowany rejestr zatrzaskowy szeregowo-równoległy, który steruje włączaniem lub wyłączaniem wyjść zasilania diod LED. Interfejs szeregowy pracuje z maksymalną częstotliwością 25 MHz. Wszystkie układy tej rodziny mają zabezpieczenie temperaturowe. Niektóre układy, jak np. STP16DP05 i STP24DP05, mają możli- wość kontrolowania stanu wyjść ? umożliwia to wykrycie ich rozwar- cia lub zwarcia. Na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy układu z 16 wyjściami. Pomiar stanu wyjść jest inicjowany przez mikrokon- troler. Układ wysyła wynik pomiaru wyjściem szeregowym. Czas po- miaru jest nie dłuższy niż 1 ms. Układ CAT310 ?rmy ONSemiconductor (Catalyst) zaprojektowany do wykorzystania w oświetleniu samochodowym jest również sterow- nikiem diod LED z rejestrem zatrzaskowym szeregowo-równoległym. Steruje on dziesięcioma kanałami diod LED o wydajności prądowej do 50 mA każdy. Układ ma wejście globalnego włączenia wyjść diod LED oraz obwody monitorujące napięcie zasilania bateryjnego, które odłączają zasilanie przy napięciu przyłożonym do końcówki VBATT przekraczającym 19 V (rys. 2). Również w ofercie ?rmy Texas Instruments są podobne układy (TLC5925...TLC5928) z 16-bitowym rejestrem i częstotliwością trans- misji danych 30 MHz (35 MHz dla TLC5928). TLC5928 ma wbudowane obwody wykrywania braku obciążenia (wyjęcie diod) oraz ostrzegania przed zbyt wysoką temperaturą układu. Informacje o powstałych uster- kach mogą być odczytywane za pośrednictwem interfejsu szeregowe- go. Maksymalne natężenie prądu układów TLC592x jest ustawiane za pomocą rezystora. W układach TLC5926,7 jest specjalny rejestr, za po- mocą którego jest zmieniane natężenie prądu wyjściowego (w stosun- ku do prądu maksymalnego). Mają one również obwody wykrywania otwartego lub zwartego obwodu wyjściowego. W każdym z obwodów wyjściowych układów są czujniki temperaturowe, które w przypadku przegrzania obwodu odłączają dany kanał wyjściowy. Informacja o wy- łączonych kanałach może być odczytana przez mikrokontroler. W ofercie ?rmy Maxim, przykładem prostego w obsłudze 16-bito- wego rejestru przesuwnego z wyjściami równoległymi jest MAX6969. Wydajność prądowa wynosi 55 mA na kanał (480 mA dla całego ukła- du). Maksymalna częstotliwość zapisu danych wynosi 25 MHz. Podobne układy znajdują się również w ofercie ?rmy Starchips. Firma Starchips produkuje 8- i 16-bitowe układy oznaczone symbola- mi SCT2110 (8-bitowe) i SCT2024, SCT2026 i SCT2210 (16-bitowe). Charakteryzują się one dużym prądem diody, który wynosi: 160 mA dla układu SCT2110, 90 mA dla SCT2026 i SCT2210 oraz 45 mA dla SCT2024. Maksymalna częstotliwość zapisu danych w tych układach wynosi 25 MHz. Układy zasilane są napięciem 4,5...5,5 V (SCT2024 od 3,3 V), a maksymalne napięcie przyłożone do diody może wynosić 17 V. Układy mają obwody zerujące przy włączeniu zasilania oraz za- bezpieczenia termiczne. Porównywalne parametry mają też sterowniki ?rmy Chiplus. Za- równo 8- (CS8808, CS8818) jaki i 16-bitowe (CS8816, CS8826) ukła- dy są zasilane napięciem 3,0...5,5 V. Maksymalny prąd dla każdego wyjścia sterującego pracą diody wynosi 70 mA (60 mA dla CS8826 i CS8808), a maksymalna częstotliwość przesyłania danych 25 MHz. Prąd wyjściowy ustawiany jest za pomocą zewnętrznego rezystora. Interesującym układem tej ?rmy jest 3-bitowy zasilacz CS8803 diod RGB z rejestrem szeregowo-równoległym. Prąd diody może być ustawiony w zakresie 5...60 mA za pomocą rezystora niezależnie dla każdego wyjścia. Układami o dużej liczbie wyjść może pochwalić się ?rma Allegro MicroSystems. Oznaczone symbolem A6832 i A6833 mają bowiem 32-bitowy rejestr, ale niestety mniejszą częstotliwość zapisu danych wynoszącą 10 MHz, jednak wystarczającą w wielu zastosowaniach. W ofercie ?rmy Allegro MS są także inne układy oznaczone sym- bolami A6275,7 (8-bitowe) i A6756,8,9 (16-bitowe) a także A6282 o zwiększonej do 30 MHz częstotliwości transferu danych. Innym interesującym 8-bitowym układem tej ?rmy jest A6B595 z wyjściami mocy, które mogą zasilać diody LED prądem o natężeniu do 150 mA (dla wszystkich wyjść). W wielu aplikacjach stosuje się wyświetlacze alfanumeryczne, w których do wyświetlenia jednego znaku służy matryca o stałych wy- miarach, np. 8x8 pikseli, z jedno-, dwu- lub trzy-kolorwych diod LED. Sterownikami takich matryc są układy MAX6960,1,2,3 ?rmy Maxim. Mogą one sterować dwoma wyświetlaczami monochromatycznymi lub jednym wyświetlaczem RGY (ramka powyżej). Układy MAX696x mogą zasilać diody prądem o maksymalnym natężeniu 40 mA. Prąd ten jest dzielony na 8 wyjść wskutek czego jedna dioda może być zasilana prądem o natężeniu do 5 mA. Taki prąd jest wystarczający dla urządzeń pracujących wewnątrz pomieszczeń, jest jednak niewy- starczający dla wyświetlaczy zewnętrznych, zwłaszcza przy bezpo- średnim oświetleniu światłem słonecznym. Układy MAX696x mają również globalny modulator PWM (256 poziomów jasności), 2-bitową kontrolę intensywności świecenia dla każdego piksela (4 poziomy na piksel) oraz możliwość indywidualnego włączania i wyłączania diod w matrycy. Układ jest sterowany za pośrednictwem interfejsu 4-wire. Jaśniej ? ciemniej Przedstawione powyżej układy pozwalają na stosunkowo proste sterowanie w rodzaju włącz-wyłącz diodą. Większość układów ste- rowników ma dodatkowe wejście włączania wszystkich diod. Sterując ich czasem włączania i wyłączenia (np. za pomocą sygnału zmodulo- wanego PWM) można zmieniać intensywność świecenia wszystkich Rys. 2. * Piksel: Jeden punkt na wyświetlaczu. W prpzypadku wyświetlaczy LED określa jedną diodę LED dla wyświetlaczy monochromatycznych, 2 diody (jedną diodę RGY) dla wyświetlaczy trójkolorowych, 3 diody (jedną diodę RGB) dla wyświetlaczy kolorowych. * Monocolor: Wyświetlacze monochromatyczne, złożone z diod LED w jednym kolorze. Najpopularniejsze w tanich tablicach reklamowych, znakach drogowych. * Bicolor: Dwa kolory. Zwyczajowo określa się tym mianem dwie diody LED o różnym kolorze w jednej obudowie (np. czerwona i zielona). * Tricolor: Podobnie jak dla diod bicolor są to 3 diody LED zamknięte w jednej obudowie. Tym terminem można nazwać też wyświetlacze zbudowane z diod dwukolorowych ze względu na fakt, że świecą one na trzy kolory (połączenie zielonego i czerwonego daje kolor żółty). * RGY: Wyświetlacz z jedną diodą czerwoną (R) i jedną zieloną (G) dla piksela obrazu lub diody bicolor. Kolor żółty (Y) powstaje, gdy obie diody są włączone. Zmiana intensywności świecenia diod pozwala na uzyskanie różnych odcieni barw tych kolorów (jednak nie całe spektrum). * RGB: Wyświetlacz z trzema diodami: czerwoną (R), zieloną (G) i nie- bieską (B) dla piksela obrazu (jedną diodę RGB). Zmiana intensywności świecenia poszczególnych diod pozwala na uzyskanie różnych barw (w przybliżeniu całe spektrum barw ? ograniczeniem jest tu rozdzielczość zmian natężenie prądu płynącego przez diodę). * RGBA: Wyświetlacz, w którym oprócz trzech diod R, G, B jest dodat- kowa dioda o barwie bursztynowej (A) do wyświetlania piksela obrazu (jedna dioda RGBA). Diody RGBA zostały zaprojektowane w celu wierniej- szego oddawania barw (szerszej palety barw). 87ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 Układy sterowania diod LED diod dołączonych do układu. Są dostępne układy, które umożliwiają programowe określenie intensywności świecenia pojedynczej diody (szeregu diod dołączonych do jednego wyjścia). Intensywność świe- cenia diody zależy od wartości skutecznej natężenia prądu płynącego przez nią. W przypadku szybkiego przełączania prądu diody (z czę- stotliwością powyżej 100 Hz), stosunek czasu włączenia do wyłącze- nia diody (przy stałej amplitudzie) określa wartość skuteczną tego prądu, a więc i intensywność jej świecenia. Są oferowane układy, które umożliwiają zmianę intensywnością świecenia diody poprzez zmianę natężenie płynącego przez nią prądu stałego (prądu wyjścia sterującego diodą) lub poprzez zmianę współ- czynnika wypełnienia impulsów tego prądu regulowanego za pomocą wbudowanego modulatora PWM. W ofercie ?rmy Texas Instruments są 16- i 24-kanałowe sterowni- ki diod LED z rodziny TLC594x z modulatorami PWM. Współczynnik wypełnienia sygnału PWM każdego kanału jest ustawiany niezależ- nie. Najprostszym układem jest TLC5947, który ma 12-bitowe rejestry określające wypełnienie modulatora PWM dla każdego z 24 kanałów wyjściowych. Układ TLC5943 ma natomiast 16-bitowe rejestry (65536 poziomów jasności) dla każdego z szesnastu kanałów oraz 7-bitowy rejestr globalnej jasności (128 poziomów). Sterowniki TLC594x mogą być łączone kaskadowo (rys. 3). W wielu aplikacjach, szczególnie przy konstruowa- niu monochromatycznych i lokolorowych wyświetlaczy wielkoformatowych, ważnym problemem jest korekcja inten- sywności świecenia pojedyn- czych diod. Korekcja inten- sywności świecenia musi być przeprowadzana dla każdego wyświetlacza, aby zapewnić możliwie równomierne odda- wanie barw (poziomów sza- rości dla diod monochroma- tycznych) na powierzchni ca- łego ekranu. W tym przypadku przydatne są układy, które umożliwiają korekcję jasności pojedynczych diod. Przykłado- wym może być układ TLC5944 (lub bliźniaczy TLC5946) ?r- my Texas Instruments. Ma on 12-bitowe rejestry sterujące wypełnieniem sygnału modu- latora PWM oraz 6-bitowe re- jestry korekcji intensywności świecenia dla każdego z kana- łów. Wszystkie układy z ro- dziny TLC594x mają obwody zabezpieczenia termicznego. Układy TLC5943,4,6 mają wbudowane obwody infor- mujące o przekroczeniu tem- peratury progowej oraz braku obciążenia obwodów wyjścio- wych. Układ TLC5944 ma do- datkowo obwody ostrzegania o przekroczeniu temperatury. Informacja o wystąpieniu tego zdarzenia może być odczyta- na przez mikrokontroler. Wy- dajność prądowa kanałów dla tych układów jest następująca: TLC5943 ? 50 mA, TLC5944 ? 60 mA, TLC5946 ? 40 mA, TLC5947 ? 30 mA. Interesującym układem z modulatorami PWM dla każdego kana- łu jest trzykanałowy sterownik DM413 diod RGB z oferty ?rmy SiTI. Układ ma interfejs szeregowy służący do programowania trybu pracy modulatorów PWM. Modulator PWM układu DM413 może pracować w trzech trybach: ? 8-bitowym: 8 bitów dla luminancji pojedynczej diody (wypełnie- nie sygnału PWM), ? 14-bitowym: 8 bitów luminancji pojedynczej diody i 6 bitów glo- balnej intensywności świecenia (brightness), ? 13-bitowym: 8 bitów luminancji oraz 5 bitowa informacja korekcji barwy. Układy DM413 mają wbudowane bufory na liniach danych i zega- rowej interfejsu szeregowego, co umożliwia ich kaskadowe łączenie. Układ DM413 ma wyjścia PWM o wydajności prądowej 100 mA. W aplikacjach z diodami LED mocy o większym natężeniu prądu (np. większym niż 350 mA), należy zastosować zasilacze stałoprądowe lub specjalizowane zasilaczy diod LED, jak na przykład układy DD311... DD313 lub odpowiadające im (z opisywanych w Wyborze Konstruk- tora z EP05/2009 zasilaczem z wejściem zezwolenia umożliwiają- Rys. 3. Rys. 4. 88 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 WYBÓR KONSTRUKTORA cym dołączenie sygnału modulatora PWM). Przykład takiej aplikacji przedstawiono na rys. 4. Przyjemne dla oka Do przenośnych urządzeń multimedialnych producenci układów półprzewodnikowych oferują sterowniki z zaprogramowanymi różny- mi efektami świetlnymi. Są to układy które mogą być sterowane przez mikrokontroler za pośrednictwem interfejsu szeregowego o małym za- sięgu, zazwyczaj I2 C. Z tego względu nie nadają się one do sterowania wielkoformatowymi wyświetlaczami. Za to doskonale mogą pełnić funkcję układu sterującego diodami w systemie mikroprocesorowym. W ofercie ?rmy NXP jest wiele specjalizowanych sterowników diod LED z interfejsem I2 C. Przykładem są układy PCA9550, PCA- 9551, PCA9552 i PCA9553. Są to tzw. migacze (blinkers) diod LED. Układy te mają dwa rejestry, w których zapisywana jest para ustawień częstotliwość i wypełnienie sygnału załączania diod. Okres przełą- czania ustawiany jest z zakresu 0,025...6,4 s. Dla każdego portu wyj- ściowego układów można wybrać jedno z dwóch ustawień migotania lub włączyć/wyłączyć diodę na stałe. Układy mają wbudowany gene- rator sygnału zegarowego. Podobne do powyższych układy: PCA9530, PCA9531, PCA9532 oraz PCA9533 mogą także sterować intensywnością świecenia diod LED. Dla każdego portu wyjściowego dobierana jest jedna z dwóch par częstotliwości i wypełnienia sygnału PWM. Częstotliwość prze- łączania wynosi 0,8...160 Hz (okres od 6,25 ms do 1,6 s). Przy mak- symalnej częstotliwości przełączania (160 Hz) zmiana wypełnienia sygnału umożliwia zmianę intensywności świecenia diody LED. Niewykorzystane do sterowania diodami LED wyjścia układów PCA95xx mogą być użyte jako port GPIO dla mikrokontrolera. Ukła- dy PCA95xx zasilane są napięciem 2,3...5,5 V. Wyjścia tych układów mogą pracować jako źródła prądowe o wydajności 25 mA. Firma NXP ma również dedykowane miksery kolorów dla diod RGB. Układy PCA9625/32/33/34/35 mają oddzielny 8-bitowy modu- lator PWM dla każdego wyjścia oraz globalny modulator PWM, który umożliwia przyciemnianie lub migotanie wszystkich kanałów jedno- cześnie. Wydajność prądowych wyjść do zasilania diod LED wyno- si 25 mA. Zmiana okresu sygnału z modulatora PWM możliwa jest w zakresie od 41,67 ms do 10,73 s. Układ PCA9685 jest 16-kanało- wym mikserem RGB, z 12-bitowymi modulatorami PWM dla każdego z kanałów. W ofercie ?rmy Texas Instruments jest 16-kanałowy modulator PWM TLC59116 z interfejsem I2 C w trybie transmisji FastMode+ (prędkość transferu 1 MHz). Każdy z kanałów ma własny 8-bitowy modulator PWM. W układzie jest również 8-bitowy rejestr sterujący globalnie jasnością diod LED oraz 8-bitowy rejestr sterujący okresem głównego modulatora PWM w zakresie 0,041...10,73 s. Umożliwia to zaprogramowanie takich efektów jak migotanie diod. Układ ma wej- ścia do ustawiania adresu I2 C, dzięki czemu do 14 takich układów może pracować na jednej magistrali. Układ ma również obwody wy- krywania nieprawidłowości dla każdego kanału: przekroczenia tem- peratury i braku obciążenia. W ofercie ?rmy ON znajdują się również sterowniki diod LED, jak np. układ NCP5623, z interfejsem I2 C o trzech kanałach wyjściowych. Nadaje się on do programowania koloru świecenia diod LED RGB. Jest zasilany pojedynczym napięciem z przedziału 2,7...5,5 V, a cał- kowita wydajność prądowa wyjść układu wynosi 90 mA. Na rys. 5 przedstawiono uproszczony schemat blokowy sterownika NCP5623. Ma on programowalne źródła prądowe przełączane sygnałem z trzech 5-bitowych modulatorów PWM (po jednym dla każdego kanału RGB). Wypełnienie sygnału PWM ustawiane jest poprzez interfejs I2 C. Układ ma możliwość zaprogramowania efektu wygaszania lub zapalania diod LED w zadanym odcinku czasu (8...376 ms). Układ MC34844 ?rmy Freescale jest rozbudowanym układem za- silającym do podświetlenia wyświetlaczy LCD o przekątnej ekranu 10...20 i więcej cali. Dzięki możliwości zasilania układu napięciem 7...28 V, może on sterować jasnością do 160 diod LED pogrupowanych w 10 szeregów (rys. 6). Maksymalna wartość napięcia dołączonego do wyjścia układu wynosi 60 V, a maksymalne natężenie prądu w kanale 50 mA. Natężenie prądu jak również parametry sygnału z modulatora PWM są ustawiane za pośrednictwem interfejsu I2 C (SM Bus). Inten- sywność świecenia dołączonych diod LED jest regulowana w stosun- ku 65000:1 (256 poziomów modulatora PWM oraz 256 poziomów we- wnętrznego źródła prądowego). Układ MC34844 ma wiele obwodów zabezpieczeń: termiczne, nadprądowe, wykrywania braku obciążenia oraz przeciw zbyt niskiemu i wysokiemu napięciu zasilania. Swego rodzaju kombajnem sterownidczym jest układ ?rmy Ma- xim oznaczony symbolem MAX8879. Ma on dedykowane wyjścia (M1...M4) do zasilania głównego źródła światła, np. podświetlenia ekranu, trzy wyjścia do obsługi diody RGB (S1...S3) oraz cztery wyj- ścia przeznaczone do sterowania diodami pełniącymi funkcję lampy błyskowej (F1...F4). Przykładowy system sterowania diodami LED przedstawiono na rys. 7. Układ sterowany jest za pośrednictwem interfejsu I2 C. Ma on możliwość sterowania jasnością diod LED za pomocą wewnętrznych 5-bitowych modulatorów PWM: jednego dla głównego oświetlenia, po jednym dla każdego z wyjść diod RGB (32 tysiące kolorów) oraz jeden dla wyjść lampy błyskowej. Obciążalność prądowa portów Mx i Sx wynosi 30 mA a portów Fx 100 mA (łącznie Rys. 5. Rys. 6. Rys. 7. 89ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2009 Układy sterowania diod LED 610 mA). Lampa błyskowa może być wyzwalana poprzez interfejs I2 C lub dedykowane wejścia zezwolenia. Oprócz układów z modulatorami PWM są układy, które umożli- wiają regulację natężenia prądu stałego płynącego przez diodę LED. Z ich pomocą można ustawić mniejszą liczbę poziomów intensyw- ności świecenia diod niż za pomocą układów z modulatorami PWM. Zmiana natężenia prądu może być liniowa lub logarytmiczna. Układ CAT3626 ?rmy ONSemiconductor jest przetwornicą DC- -DC typu charge pump przeznaczoną do zasilania trzech par diod. Natężenie prądu każdej pary jest niezależnie ustawiany za pośrednic- twem interfejsu I2 C w zakresie 0...32 mA, z krokiem 0,5 mA. Każde z 6 wyjść zasilania diod LED może być indywidualnie włączane lub wyłączane. Na rys. 8 przedstawiono przykładowy schemat układu sterowania diodą RGB. Układ ma również globalne wejście włączenia EN. Gdy na wejściu EN jest poziom niski układ pozostaje w trybie shutdown i prawie nie pobiera prądu (maksymalnie 1 mA). Sprawność zasilania diod LED wynosi 91%, dzięki czemu może być on użyty w urządzeniach zasilanych bateryjnie. Podobnym układem jest CAT3616. W odróżnieniu od CAT3626 zmiana natężenie prądu kanału dokonywana jest za pośrednictwem jed- noprzewodowego interfejsu EZDim. Prąd diod LED ustawiany jest zgod- nie z wartościami zapisanymi w pamięci i może być zmieniany w zakre- sie 2...32 mA w krokach 2 mA lub co 0,25 mA w zakresie 0...3,75 mA. W ofercie ?rmy Advanced Analogic Technologies (Analogic Tech) jest wiele sterowników diod RGB ze zmieniającym się natężeniem prądu wyjściowego. Układ oznaczony symbolem AAT3128 jest prze- znaczony głównie do sterowania kolorowym podświetlaniem ekra- nów LCD, np. w telefonie komórkowym lub PDA. Może on sterować dwoma diodami RGB (najlepiej ze wspólną katodą ? rys. 9). Układ ma zaprogramowane efekty barwne, które są wybierane za pośrednic- twem interfejsu S2 Cwire. Jest to prosty, jednoprzewodowy interfejs do sterowania układami cyfrowymi ?rmy Analogic Tech o maksymalnej częstotliwości taktowania 1 MHz. Jego działanie opiera się na zlicza- niu narastających zboczy sygnału na wejściu EN/SET. W tab. 1 zesta- wiono możliwe do uzyskania efekty. Układ zasilany jest napięciem z przedziału 2,7...5,5 V, a maksymalne natężenie prądu wyjściowego wynosi 60 mA. Wartość natężenia prądu dla obu diod LED (anoda do- łączona do wyjścia ISRC1 lub ISRC2) jest ustawiana za pomocą rezy- stora dołączonego do wejścia RSET. Innym układem ?rmy Analogic Tech do sterowania diodami RGB ze wspólną anodą jest AAT3129. Dla każdej barwy RGB (czerwonej, zielonej i niebieskiej) można ustawić 15 poziomów intensywności Tab. 1. Efekty barwne układu AAT3128 Numer Nazwa Opis M1 Rainbow 1 Płynne przejście pełnego koła kolorów M2 Electric Beat Pulsujące barwy: niebieska ? biała ? czerwona M3 Rainbow 2 Przejście pełnego koła kolorów z różnymi czasa- mi przejść pomiędzy barwami M4 Firelight Migoczące barwy: czerwona-pamarańczowa-żółta Rys. 8. Rys. 9. świecenia, dzięki czemu można uzyskać 4096 różnych kolorów świe- cenia diody RGB. Dodatkowo układ ma rejestr globalnej intensyw- ności świecenia, który pozwala na zmianę intensywności świecenia diody przy zachowaniu stałego stosunku intensywności świecenia każdego z kanałów RGB. Układ dostarcza do diody RGB prąd o natę- żeniu 40...180 mA. Układ LTC3220 ?rmy Linear Technology jest zasilaczem diod LED o 18 wyjściach, z możliwością sterowania prądem wyjściowym za pośrednictwem interfejsu I2 C. Prąd każdego wyjścia ustawiany jest z przedziału 0...20 mA za pomocą wewnętrznego, 6-bitowego przetwornika C/A. Układ umożliwia wybranie takich efektów jak: migotanie (czas włączenia ustawiany w przedziale 0,156...0,625 s, okres 1,25...2,5 s) oraz narastanie/opadanie natężenie prądu płynące- go przez diody (w czasie 0,24, 0,48 lub 0,96 s). Podobny układem o 9 wyjściach (o wydajności do 28 mA każde) jest układ LTC3219. Takie sterowniki znajdują się również w ofercie ?rmy Maxim. Dla przykładu za pomocą układu MAX8647 można kontrolować natężenie prądu płynącego przez 6 diod LED (2 diody RGB) w 32 krokach (pseudo- -logarytmicznie) w zakresie 0...24 mA. Układ MAX8647 wyposażony jest również w zabezpieczenia termiczne oraz otwartego/zwartego obwodu wyjściowego. Jest on sterowany za pośrednictwem interfejsu I2 C. Do sterowania intensywnością świecenia białych diod LED można użyć układ ?rmy Analogic Tech oznaczony symbolem AAT3340. Jest on przeznaczony do zasilania 4 diod LED. Intensywność świecenia może być ustawiona za pośrednictwem interfejsu S2 Cwire w 32-stop- niowej skali liniowej. Podobny układ AAT3151 ma skalę logarytmicz- ną 16-stopniową. Oba układy mają zabezpieczenia temperaturowe. Wydajność prądowa (łączna, dla wszystkich diod) układów AAT3340 i AAT3151 wynosi odpowiednio 80 mA i 120 mA. Podsumowanie Wybór sterownika diod LED zależy głównie od liczby oraz sposo- bu sterowania diod LED. Dla prostych wyświetlaczy, w których nie jest wymagana zmiana intensywności świecenia pojedynczej dio- dy, można wybrać układy wyposażone w rejestr szeregowy. Układy takie pełnią również funkcje zasilaczy (źródeł prądowych) dla diod LED o prądzie nawet do 500 mA, choć najpopularniejsze są układy o maksymalnej wydajności rzędu 50 mA. Takie możliwości układów wystarczają do zasilania jasnych diod LED. Należy zwrócić uwagę na wymaganą częstotliwość transmisji danych pomiędzy układami (standardową jest 25 MHz), a także czy zależy ona od liczby układów w szeregu. W oświetleniu architektonicznym, oświetleniu wnętrz oraz wy- świetlaczach multimedialnych z diodami RGB lub RGBA ważna jest możliwość sterowania natężeniem prądu pojedynczej diody. W tym przypadku należy zwrócić uwagę na liczbę stopni intensywności świecenia jednej diody. Im wyższa jest ta wartość tym więcej różnych barw jest możliwych do uzyskania. Jeżeli trzeba zapewnić równomierne oddawanie barw lub zacho- wać jednakową intensywność świecenia diod monochromatycznych, należy wybrać układ, który umożliwia korekcję intensywności świe- cenia pojedynczej diody. Układy przeznaczone do mniejszych aplikacji pełnią rolę sterow- nika diod odciążając procesor, gdyż przejmują zadanie sterowania ich świeceniem. Maciej Gołaszewski, EP maciej.golaszewski@ep.com.pl
Artykuł ukazał się w
Czerwiec 2009
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik wrzesień 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio październik 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

Automatyka Podzespoły Aplikacje wrzesień 2020

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna wrzesień 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich wrzesień 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów