LED显示屏恒流驱动电路的设计与分析

80年代后期在世界上发展迅速，采用由点阵模块或像素单元组成的LED、大显示屏等新型信息显示媒体，以其可靠性高、使用寿命长、环境适应性强、性价比高、使用成本低，在信息显示领域得到了非常广泛的应用。

LED显示屏主要包括LED阵列、驱动电路、控制系统和传输接口以及相应的应用软件。驱动电路的设计对LED显示屏的显示效果、生产成本和系统性能起着非常重要的作用。因此，有必要设计一种既能满足控制和驱动要求，又能节省设备和成本的控制和驱动电路。本文对传统驱动电路的设计进行了分析，提出了恒流驱动电路设计方法。

LED电路的设计，结合所用的控制系统，通常分为动态扫描驱动器和静态锁存驱动器。动态扫描驱动电路的设计分析如下：

动态扫描驱动意味着显示屏上的N行led（如4、8和16）共享一组列驱动寄存器。通过行驱动管分时工作，每行LED的点亮时间占总时间的1/n。只要每行的刷新率大于50Hz，就可以使用人眼的视觉保持效果。人们可以看到完整的文本或图片。

传统驱动电路的设计一般采用74HC595或MC14094等一系列输入输出通用集成电路芯片作为列数据锁存器，8050等低功率N PN三极管作为列驱动，Darlington三极管T127作为行扫描管。其电路如图1所示。

如果单色晶格和16行×64列为基本单元，则需要8个74HC595、64个8050和16行扫描管。工作原理如下：8根74HC595管分阶段连接，共享一个串行时钟CLK和数据锁存信号STR。当8×8=64个CLK时钟后第一行显示的数据全部传输到74HC596时，将生成一个数据锁存信号STR，使74HC594的锁存器中存在数据锁存，然后，与其输出比特对应的8050将处于饱和导通或截止状态。同时，行扫描控制电路产生信号，使扫描管的第一行导通，相当于LED的第一行正端连接到高电平。显然，儿童第一排的灯是否亮起取决于74HC595中锁定的信号；同时，当第一排LED灯管点亮时，第二排显示的数据被移动到74HC595中，然后被锁定。同时，第一排扫描管闭合，并通过行扫描控制电路连接到第二排，从而点亮第二排LED管。同样，当扫描第16行，然后返回第一行时，只要扫描速度足够高，就可以形成完整的文本或图像，其工作顺序如图2所示。

（1） 当一个驱动管有效排管时，排管为所有LED发光二极管，光电流会流过驱动扫描管，而LED管中的光有多少会显示文字或图形并不断变化，所以行扫描管中的电流流有较大的变化，会使管压降发生变化；

（2） 电流变化引起的发光二极管管的发光量也会影响供电电压值的波动，从而影响两端第一排发光二极管管电压，使其随不同的显示文字或图形波动，影响整体的均匀性。

图3显示了发光二极管的相对亮度与流过它们的电流之间的关系。从曲线可以看出：在一定的正向电流工作范围内，发光二极管的亮度与流过它们的电流近似成正比，这是一种电流驱动器件。所以，只要你能确保流过每个LED发光管的电流是恒定的，你就能确保它的亮度是一致的。

而从传统类型的驱动电路中可以看出，在工作中，由于成人、立柱、驱动管都处于饱和状态，无法控制其电流大小，所以加上电源电压的波动，行扫描驱动管压降的变化等等，都会直接影响LED发光管的电流流动，即改变显示亮度。如果将柱驱动管从饱和状态改为线性放大状态，再改为恒流驱动，则可以消除上述因素引起的显示屏亮度不均匀。恒流驱动电路如图4所示。

当电源电压VDD稳定时，74HC595的高电平输出电压V也稳定。例如，当电源电压VDD为6V时，V=。因此，当74HC595的某个位的输出较高时，其对应列的LED将点亮，流过它的电流约为：

只要合理选择R1、R2和R3的值，就可以保证流过LED的电流稳定不变，LED发光二极管可以在正向电流和相应亮度的最佳状态下工作。

采用此列恒流驱动模式，可以做到无论排多少个LED管灯号，其排驱动管的管压降仍然改变，电源电压VCC也可以改变，因为流过每个LED发光二极管的电流是恒定的，从而确保LED显示器的亮度。