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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuentes de alimentación para displays LCD y LED. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Los indicadores de pantalla de cristal líquido (LCD) y las pantallas basadas en diodos emisores de luz (LED) pueden funcionar con fuentes de energía convencionales. Sin embargo, esta no es la mejor manera de suministrar energía. A continuación se mostrarán opciones para encender utilizando microcircuitos especializados: reguladores de voltaje, que son producidos por MAXIM. Uso de un potenciómetro digital para ajustar la retroiluminación LED El potenciómetro programable de 5 dígitos DS 1050 se produce como elemento principal del modulador de ancho de pulso (PWM). Cambie el ancho de pulso de 0 a 100 % en pasos de 3, 125 %. El potenciómetro está controlado por una interfaz serial de dos hilos compatible con I2C, direccionando hasta ocho DS 1050 en un bus de dos hilos. La solución de circuito para controlar el brillo de la retroiluminación LED de la pantalla de cristal líquido se muestra en la fig. una.
Este circuito no está diseñado para controlar el voltaje de contraste de la pantalla LCD. La pantalla de caracteres de 20x4 utilizada en este ejemplo, tipo DMC 20481 de Optrex, tiene una luz de fondo LED de color amarillo-verde. La caída de tensión directa en los LED es de 4,1 voltios y la corriente directa máxima es de 260 mA. Cambiando el ciclo de trabajo del modulador de ancho de pulso, cambiando así la potencia de entrada a los LED. Cuando el impulso es el 100% del tiempo de ciclo del modo, tenemos la máxima potencia de alimentación y, en consecuencia, la máxima luminosidad del resplandor. Por el contrario, cuando el impulso del ciclo es 0%, el brillo del brillo también es cero. El control del modulador PWM es bastante simple. El único requisito es que los LED no parpadeen. Nuestros ojos no pueden ver parpadeando a frecuencias de 30 Hz y superiores. El DS1050 "más lento" funciona a 1 kHz. Esto es suficiente para la observación visual y la minimización de la radiación electromagnética. El transistor MOS Q1 debe seleccionarse para que pueda ser impulsado directamente por un modulador de ancho de pulso de 5 V cuyo voltaje varía de tierra a Vcc. El ciclo de trabajo predeterminado de PWM en el encendido es 2. El transistor Q1 controlado por PWM puede cambiar los 260 mA necesarios para la retroiluminación LED. El voltaje de umbral de puerta del transistor Q1 es de 2 a 4 voltios. El diodo D1 tipo 1N4001 se usa para reducir Vcc a 4,3 voltios, que es menor que la caída máxima de voltaje directo de los LED. La resistencia en lugar del diodo especificado no se usa debido a la alta disipación de potencia. Para cerrar de manera confiable el MOSFET, se instala una resistencia R3, que elimina el modo de puerta "flotante" de Q1. El condensador C1 se utiliza como filtro de potencia, debe funcionar bien a alta frecuencia y se instala lo más cerca posible de los terminales de U1, con una distancia mínima a la fuente de alimentación. El potenciómetro digital DS 1050 - 001 se configura por hardware con dirección A=000. El programa para el microcontrolador tipo 8051 se encuentra en el apéndice de la "Nota de aplicación 163" en el sitio web de MAXIM. Para controlar el contraste de las pantallas de cristal líquido (LCD), en lugar de los potenciómetros mecánicos tradicionales, se propone utilizar un potenciómetro digital como DS1668/1669 Dallastats o DS 1803. Se eligieron los dispositivos DS1668/1669 porque proporcionan y control por microcontrolador del contacto del colector de corriente. También es importante que estos dispositivos tengan una memoria interna no volátil que le permita guardar la posición del colector actual sin fuente de alimentación. En la fig. La Figura 2 muestra un esquema para el control de contraste de LCD usando un potenciómetro digital DS 1669.
Por supuesto, aquí también se puede utilizar un potenciómetro digital doble tipo DS 1803. El módulo de cristal líquido (LCM) se alimenta con 5 voltios. El mismo voltaje se suministra al DS 1669, cuya resistencia es de 10 kOhm. El terminal del colector de corriente está conectado directamente a la entrada de alimentación Vo controlador LCM. El uso de un potenciómetro digital le permite reducir el tamaño del dispositivo, aumentar significativamente la durabilidad y transferir el control al microcontrolador del sistema. Bueno, ahora volvamos al control de los LED. Con la creciente popularidad de las pantallas de cristal líquido a color en teléfonos móviles, PDA, cámaras digitales, etc., los LED blancos se están convirtiendo en fuentes de luz populares. La luz blanca puede ser proporcionada por lámparas fluorescentes de cátodo frío (CCFLS) o LED blancos. Debido a su tamaño, complejidad y alto costo, CCFLS ha sido durante mucho tiempo la única fuente de blanco. Pero ahora están perdiendo terreno frente a los LED blancos. No requieren alto voltaje (200 - 500 VAC) y un gran transformador para producir este voltaje. Y aunque la caída de tensión directa en un LED blanco (3 a 4 V) es mayor que en un LED rojo (1,8 V) o verde (2,2 - 2,4 V), aún requieren fuentes de alimentación bastante simples. El brillo de un LED blanco se controla cambiando la corriente que fluye a través de él. El brillo total se produce a 20 mA. A medida que disminuye la corriente que fluye a través del LED, disminuye el brillo. Las cámaras digitales y los teléfonos móviles suelen requerir de 2 a 3 LED. Puede haber 2 formas de agrupar los LED: paralelo y serie. Cuando los LED están conectados en serie, se garantizará que la corriente a través de cada uno sea la misma. Pero tal inclusión requiere un voltaje más alto que con la conexión en paralelo. Cuando se conecta en paralelo, el voltaje es aproximadamente igual a la caída de voltaje directo en un solo LED en lugar de la caída de voltaje en toda la fila de LED. Sin embargo, el brillo de los diodos puede ser diferente debido a la dispersión de la caída de voltaje directo a través de los LED, por lo tanto, diferentes corrientes, si no están regulados. El voltaje de la batería en la mayoría de los casos no es suficiente para encender el LED blanco, por lo que se debe usar un convertidor CC/CC. En este caso, es deseable la conexión en paralelo de los LED, ya que los convertidores CC/CC son más efectivos con una pequeña relación entre el aumento de voltaje de salida y el voltaje de entrada. Conexión en paralelo de LED Hay tres formas principales de conectar los LED en paralelo, como se muestra en la fig. 3.
Echemos un vistazo más de cerca a estas opciones. Una forma sencilla de controlar la corriente que circula por los LED es utilizar un chip especialmente diseñado para tal fin. El circuito de conmutación se muestra en la fig. 4. Aquí se muestra un chip MAX1916 económico que le permite ajustar la corriente a través de 3 LED blancos. La precisión absoluta de la corriente es del 10 %, y las corrientes que fluyen a través de los LED difieren en no más del 0,3 %. Esta es la característica más importante, ya que el flujo luminoso de cada LED debe ser el mismo. A pleno brillo, la corriente a través del LED es de 20 mA. En este caso, 225 mV son suficientes, superando la caída de voltaje en los LED, para que el microcircuito mantenga el valor de corriente establecido. El ajuste de la corriente a través de los LED se realiza mediante la resistencia Rset. La ecuación para calcular la corriente es la siguiente.
donde:
La corriente absoluta también debe controlarse, pero el brillo cambiará en general para todo el dispositivo (por ejemplo, la pantalla de un teléfono). El cambio de brillo se puede obtener aplicando a la entrada de habilitación (EN) del chip una señal de modulación de ancho de pulso. El brillo máximo será al 100% del ancho de pulso y al 0%: el LED no brilla. Uso de una fuente de alimentación de salida variableEste método de conmutación es menos preciso, ya que las corrientes individuales a través de cada LED no están reguladas. ¿Cómo se puede aumentar la precisión absoluta de las corrientes que fluyen y hacerlas coincidir a través de cada diodo? La corriente a través del LED se calcula mediante la fórmula: ILED = (Vsalir - Vd) / R Debido a las variaciones de producción, incluso con las mismas corrientes, la caída de tensión continua en el LED (Vd) Puede ser diferente. Puedes escribir la relación de dos corrientes a través de 2 diodos I1/I2 = R2/R1 [(Vsalir - Vd1)/(Vsalir - Vd2)] Teniendo en cuenta que las resistencias tienen una alta precisión (esto es aceptable), tenemos: I1/I2 = (Vsalir - Vd1)/(Vsalir - Vd2) De ello se deduce que la relación (diferencia) de las corrientes a través de los diodos es menor cuanto mayor es la tensión de salida de la fuente de alimentación. Hay que tener en cuenta que la convergencia de los valores de las corrientes a través de los LED se paga con un mayor consumo de energía. Por lo tanto, podemos recomendar un voltaje a la salida del regulador igual a 5 voltios. Para obtener dicho voltaje, puede usar convertidores simples como MAX 1595 (UO = 5V, yoO = 125 mA), o utilice transmisores de salida variable MAX1759. Por lo tanto, al cambiar el voltaje de salida del regulador, es posible corregir las corrientes en los LED al nivel deseado (por ejemplo, 20 mA). Si no es posible corregir la corriente ajustando el voltaje en la salida de la fuente de alimentación, las resistencias y los transistores MOS se colocan en paralelo con las resistencias de balasto R1a: R3a, como se muestra en la Fig. 5. Al encender y apagar los transistores MOS con un nivel lógico, puede conectar o desconectar resistencias adicionales R1v: .R3v, cambiando efectivamente el valor de la resistencia de balasto.
La ecuación para la corriente a través del LED es la misma que la anterior. Ix = (Vsalir - Vdx) / Rx (1) Pero en este caso V.salir no ajustable, pero I1 es ajustable y su valor es I1 = Voc /R1(2) donde: Voc - voltaje de retroalimentación tomado de la resistencia R1. Dado que la corriente de un solo diodo está regulada, las diferentes caídas de voltaje directo en los LED pueden hacer que fluyan diferentes corrientes a través de ellos. En este caso, puede utilizar lo siguiente. Dividimos la resistencia en 2 partes: R1 \u1d R1A + R1B y la sustituimos en la ecuación (1), y reemplazamos el valor de R2 en la ecuación (1) con R2B. R3 y R1 no requieren división de resistencia. Sus valores deben ser iguales a R1A + R1B. Ahora la salida del regulador mantendrá un voltaje determinado por la caída de voltaje en la resistencia R6B, como se muestra en la fig. 1. Si la configuración de R1B es igual al voltaje de RXNUMX, entonces el amplificador de error permanecerá en el mismo estado, el voltaje de salida del regulador aumentará, lo que asegurará la coincidencia de las corrientes a través de cada LED.
LED de secuencia La principal ventaja de conectar los LED en una cadena en serie es que la misma corriente fluye a través de todos los diodos y el brillo del brillo es el mismo. La desventaja con esta inclusión: se requiere un voltaje más alto, ya que se suma la caída de voltaje en cada LED. Incluso 3 LED blancos requieren de 9 a 12 voltios. Por lo general, los reguladores clave se utilizan para dicha inclusión, como los convertidores más efectivos para estos fines. La figura 7 muestra el esquema de conexión del regulador de llave MAX 1848, diseñado para controlar tres LED blancos conectados en serie. El dispositivo se puede alimentar de 2,6 a 5,5 voltios con una tensión de salida de hasta 13 voltios. El rango de entrada está diseñado para una batería de iones de litio o 3 baterías NiCD/NiMH. La frecuencia de operación del regulador es de 1,2 MHz, lo que permite el uso de componentes externos con dimensiones mínimas. La salida es una señal PWM. El exceso de voltaje se rectifica y se alimenta a los LED. La corriente a través de los LED y, por lo tanto, el brillo, se puede ajustar utilizando un voltaje muestreado por DAC o una señal PWM filtrada aplicada a la entrada CTRL del MAX 1848. El MAX 1848 tiene una eficiencia de hasta el 87 % con LED.
Para pantallas grandes donde se requieren muchos LED, se puede usar el controlador de teclas MAX 1698 (consulte la Figura 8). El microcircuito puede funcionar con un voltaje de entrada de solo 0,8 voltios, y el voltaje de salida está limitado por el voltaje de funcionamiento de un MOSFET de canal n externo. El bajo voltaje de retroalimentación de hasta 300 mV (pin FB) contribuye a la máxima eficiencia del circuito, que alcanza el 90%. El brillo del LED se ajusta mediante un potenciómetro, en el que el cepillo está conectado al pin ADJ del microcircuito. El potenciómetro se puede utilizar tanto analógico como digital.
Por supuesto, la cantidad de chips que se utilizan para encender y retroiluminar las pantallas LED y de cristal líquido no se limita a los nombres presentados en el artículo. Si el lector desea seleccionar los microcircuitos necesarios para su caso particular, entonces nada más fácil que ingresar al sitio web maxim-ic.com y familiarizarse con las características de los productos allí. Material informativo utilizado de la empresa MAXIM. Autor: A. Shitikov; Publicación: radioradar.net
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Comentarios sobre el artículo: Andrés Regresé a una versión interesante del dispositivo "sin terminar" en el Z80 por mí. Hay una serie de artículos de RTBE para 1987, pero no hay final de RTBE # 1 y # 2 para 1988. Solo hay #4 y #8 en el Archivo. Este artículo no dio mucho sobre otra idea "loca": qué hacer con la computadora portátil antigua. Necesita materiales sobre cómo conectar el monitor LCD COMPAQ LTE 5300 a la interfaz DVM... ![[llorar]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/cry.gif){kind=small}
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