У малогабаритній апаратурі, аж до MP3-плеєрів і стільникових телефонів, все частіше використовуються триколірні RGB-світлодіоди, а в різній освітлювальної апаратури і декоративних світильниках застосовуються так звані RGB-кластери. Для оптимального управління яскравістю і кольоровістю в таких пристроях використовуються спеціалізовані драйвери, багато з яких управляються зовнішнім контролером. Про деякі з них піде мова в цій статті. Автор розглядає ряд мікросхем-драйверів фірм ON Semiconductor, STMicroelectronics і National Semiconductor.
RGB-драйвер світлодіодів зі стабілізацією струму CAT4109 (ON Semiconductor)
Мікросхема CAT4109 є драйвер для управління трьома послідовними (R, G і B) ланцюжками світлодіодів зі стабілізацією струму, роздільним установкою і ШІМ регулюванням яскравості світіння цих ланцюжків світлодіодів. CAT4109 виготовляється в мініатюрному 11116-вивідному корпусі SOIC-16 для поверхневого монтажу. Призначення висновків мікросхеми наведено в таблиці 1, схема включення показана на рис. 1, а функціональна схема - на рис. 2.
Мал. 1. Схема включення мікросхеми CAT4109
Мал. 2. Функціональна схема мікросхеми CAT4109
Таблиця 1. Призначення висновків мікросхеми CAT4109
| № виведення | позначення | призначення |
| "Земля" силовий частини |
||
| Входи ШІМ управління для LED3, LED2 і LED1 |
||
| Висновки установки струму LED3, LED2 і LED1 |
||
| Не використовуються |
||
| Вхід дозволу. Активний рівень - високий |
||
| Вхід напруги живлення 3 ... 5,5 В |
Особливістю схеми включення мікросхеми CAT4109 є відсутність дроселя і мінімум деталей обв'язки. Напруга харчування CAT4109 лежить в межах 3 ... 5,5 В, а напруга живлення світлодіодних ланцюжків - 5 ... 25 В.
Кожен з трьох каналів управління світлодіодами складається з регульованого джерела струму і схеми установки максимального струму (див. Рис. 2). Загальним для всіх каналів є джерело опорної напруги (ДОН) 1,2 В.
Напругою джерела живлення VIN визначається максимальна кількість світлодіодів в кожній з ланцюжків. Максимальний струм кожної з послідовних ланцюжків світлодіодів може досягати 175 мА. Струм світлодіодів створює на відкритих вихідних ключах мікросхеми мале падіння напруги (0,4 В). Максимальні значення струмів ланцюжків світлодіодів задаються зовнішніми резисторами R1, R2 і R3 (висновки RSET1-RSET3 мікросхеми). У таблиці 2 наведена залежність цих значень від опорів відповідних настановних резисторів R1-R3.
Таблиця 2. Залежність струмів ланцюжків світлодіодів від опору відповідного установчого резистора
| Струм світлодіодів (мА) | Резистор RSET (кОм) |
Зовнішнє управління мікросхемою CAT4109 здійснюється контролером через входи OE (вив. 15), PWM1 (вив. 5), PWM2 (4) і PWM3 (вив. 3). Дозвіл на включення світлодіодів здійснюється високим рівнем напруги (≥1,2 В) на вході OE (15). Тимчасові діаграми роботи мікросхеми CAT4109 показані на рис. 3.
Мал. 3. Тимчасові діаграми роботи мікросхеми CAT4109
Час переходу мікросхеми з режиму відключення (Shutdown) у включений стан (T PS) становить 1,4 мкс. Вимкнення світлодіодів по входу дозволу OE здійснюється низьким рівнем (≤0,4 В) на цьому вході з затримкою T P2 \u003d 0,6 мкс, а повторне включення - високим рівнем з затримкою T P1 \u003d 0,3 мкс. Для перекладу ІМС в режим Shutdown необхідно підтримати на вив. 15 (OE) низький потенціал протягом 4 ... 8 мкс (T PWRDWN). В цьому режимі струм споживання не перевищує 1 мкА.
Входи PWM1 (вив. 5), PWM2 (вив. 4) і PWM3 (вив. 3) використовуються для роздільного регулювання яскравості світіння ланцюжків світлодіодів методом ШІМ при високому рівні напруги на вході OE (вив. 15). Для групової регулювання яскравості світіння всіх світлодіодів можна подати від контролера ШІМ сигнал на вхід OE. Для того щоб не порушувався колірний баланс, частота цього ШІМ сигналу повинна бути на порядок нижче частоти ШІМ сигналу на входах PWM1-PWM3.
Мікросхема CAT4109 має температурний захист з порогом спрацьовування 150 ° С і гістерезисом 20 ° С, а також захист від зниження напруги живлення з порогом спрацьовування 1,8 В.
RGB-драйвер світлодіодів зі стабілізацією струму CAT4103 (ON Semiconductor)
Мікросхема CAT4103 також призначена для управління трьома послідовними RGB-ланцюжками світлодіодів зі стабілізацією струму, з роздільним установкою і ШІМ регулюванням яскравості їх світіння. Вона випускається в корпусі SOIC-16. Основною особливістю цієї мікросхеми є можливість роздільного управління кожною окремою ланцюжком светодиодом за допомогою послідовного інтерфейсу. Ще одна особливість CAT4103 - це можливість каскадного включення декількох мікросхем, що збільшує кількість керованих світлодіодів від одного контролера по 4-про-водному інтерфейсу. Призначення висновків цієї мікросхеми наведено в таблиці 3, функціональна схема зображена на рис. 4, а схема включення - на рис. 5.
Канали управління світлодіодами мікросхеми CAT4103 аналогічні відповідним каналам CAT4109, але у мікросхеми CAT4103 є одна важлива особливість, суть якої в тому, що сигнали ШІМ для керування яскравістю світлодіодів формуються в самій мікросхемі з сигналів від контролера. Для цього в мікросхему введено Трехразрядное ОЗУ (див. Рис. 4), яке складається з трьох тригерів-засувок (3-розрядного регістра- "засувки") і 3-розрядного зсувного регістру. Власне зсувний регістр забезпечує перетворення послідовного коду вхідного сигналу даних в паралельний, який запам'ятовується в регістре- "клямці".
Мал. 4. Функціональна схема мікросхеми CAT4103
Мал. 5. Схема включення мікросхеми CAT4103
Таблиця 3. Призначення висновків мікросхеми CAT4103
| № виведення | позначення | призначення |
| Вхід сигналу гасіння. Активний рівень - високий |
||
| Вхід сигналу "замикання" (запам'ятовування) даних |
||
| Вхід даних |
||
| Вхід тактовихімпульсів (частота до 25 МГц) |
||
| Висновки підключення резисторів установки струму LED3, LED2 і LED1 |
||
| Висновки підключення катодів LED3, LED2 і LED1 |
||
| Вихід тактовихімпульсів (частота до 25 МГц) |
||
| вихід даних |
||
| Вихід сигналу "замикання" (запам'ятовування) даних |
||
| Вихід сигналу гасіння |
||
| Вхід напруги харчування |
Для того щоб управляти такою мікросхемою при каскадному включенні, використовуються чотири буферних підсилювача і тригер затримки (D-тригер).
Наведемо опис висновків МС CAT4103, через які до неї підключається керуючий контролер і наступна мікросхема при каскадному включенні.
Висновок 4 (SIN) - вхід послідовних даних.
Висновок 5 (CIN) - вхід тактових імпульсів частотою до 25 МГц. Цей динамічний вхід спрацьовує по фронту тактового імпульсу (переходу з лог. "0" на лог. "1"). При цьому логічний рівень з входу SIN записується в зсувний регістр.
Висновок 3 (LIN) - вхід команди запам'ятовування даних. При переході сигналу з лог. "0" на лот. "1" на цьому вході відбувається запис станів тригерів зсувного регістру в регістр- "засувку", де вони зберігаються до приходу позитивного фронту наступного імпульсу на вхід LIN.
Висновки 13 (SOUT), 12 (COUT) і 14 (LOUT) - виходи відповідних інтерфейсних сигналів на наступну мікросхему CAT4103 при каскадному включенні. При цьому сигнал на виході SOUT змінюється (тактується) зрізом тактового імпульсу (переходом сигналу з лог. "1" на лог. "0").
Висновок 2 (BIN) - вхід використовується для гасіння всіх світлодіодів, але не впливає на зміст реєстраційних "засувки". Гасіння світлодіодів здійснюється високим рівнем (лог. "1") на вході BIN.
Висновок 15 (BOUT) - вихід сигналу гасіння на наступну мікросхему CAT4103 при каскадному включенні.
Залежності струмів ланцюжків світлодіодів від опорів резисторів установки мікросхеми CAT4103 аналогічні відповідним залежностям, рассмо-тертя вище для ІМС CAT4109. Крім того, мікросхема CAT4103 має ті ж захисту, що і CAT4109.
24-канальний RGB-драйвер STP24DP05 (STMicroelectronics)
STP24DP05 - це одна з ІМС сімейства драйверів Power Logic (STP), розроблена спеціально для управління кольоровими інформаційними дисплеями на дискретних RGB-світлодіодах.
Основою МС STP24DP05, як і всіх драйверів цього сімейства, є зсувний регістр і регістр- "засувка", так само, як у розглянутій вище мікросхеми CAT4109. Мікросхема STP24DP05 має три зсувних регістра і три регістра- "засувки", по одному на світлодіоди кожного кольору (R, G і B).
Всього в STP24DP05 міститься 24 каналу управління світлодіодами, які розділені на три інтерфейсних порту (R, G, B) по 8 каналів в кожному. Тобто, мікросхема STP24DP05 - це три звичайних 8-канальних монохромних драйвера, вбудованих в малогабаритний корпус TQFP48 розміром 7x7 мм і доповнених схемами діагностики обриву навантажень і замикання виходів з корпусом і харчуванням. Сигналізація про виявлення аварій надходить у керуючий контролер у вигляді спеціальних кодів помилок через послідовний інтерфейс.
Одна мікросхема STP24DP05 управляє вісьмома світлодіодними RGB-тріадами або групами тріад кольорового світлодіодного екрана. Напруга живлення мікросхеми в межах 3 ... 5,5 В, а напруга живлення світлодіодних ланцюжків може вибиратися до 20 В, в залежності від кількості світлодіодів в ланцюжках. Вихідний струм (струм кожної з ланцюжків світлодіодів) 5 ... 80 мА.
Функціональна схема мікросхеми STP24DP05 зображена на рис. 6, каскадна схема включення N мікросхем цього типу - на рис. 7, а призначення висновків наведено в таблиці 4.
Мал. 6. Функціональна схема мікросхеми STP24DP05
Мал. 7. Каскадна схема включення мікросхем STP24DP05
Таблиця 4. Призначення висновків мікросхеми STP24DP05
| № виведення | позначення | призначення |
| 1, 7, 12, 25, 30, 36 | ||
| Послідовний вхід даних |
||
| Послідовний вихід даних |
||
| Вхід тактовихімпульсів |
||
| Вхід захоплення і утримання даних |
||
| Вхід включення режиму визначення помилки |
||
| 13, 16, 19, 22, 39, 42, 45, 48 | Виходи 8-канального драйвера червоних світлодіодів |
|
| Прапор перевищення температури (вихід з відкритим стоком) |
||
| Прапор помилки (вихід з відкритим стоком) |
||
| Вхід поступової затримки (Gradual delay) |
||
| 15, 17, 20, 23, 37, 40, 43, 46 | Виходи 8-канального драйвера синіх світлодіодів |
|
| Входи дозволу для виходів B1-B8, G1-G8, R1-R8 (активний рівень - низький) |
||
| Входи установки струмів для виходів R1-R8, G1-G8, B1-B8 |
||
| 14, 18, 21, 24, 38, 41, 44, 47 | Виходи 8-канального драйвера зелених світлодіодів (G) |
|
| Входи, що визначають послідовність сигналів R, G і B в коді вхідного сигналу (див. Таблицю 8) |
||
| Напруга живлення |
Як було зазначено вище, основою мікросхеми STP24DP05 для управління 8-канальними інтерфейсами RGB є зсувний регістр даних RGB-структури 8x3 (8 розрядів по 3 біт), який перетворює послідовний код вхідного сигналу на вході SDI в три 8-розрядних паралельних коду. Ці коди запам'ятовуються в 24-розрядному (8x3) регістре- "клямці" даних RGB. Кожен з вихідних каскадів мікросхеми (всього їх 24 - по вісім для кожного кольору) являє собою стабілізатор (джерело) струму. Крім того, для кожного кольору є схема дозволу і детектор обривів і коротких замикань вихідних ліній. Спільними для всіх каналів є керуюча логіка, схеми температурного захисту та захисту від зниженої напруги харчування. На висновках 2, 3, 4, 32, 33 і 34 встановлені буферні каскади.
Розглянемо деякі особливості роботи мікросхеми STP24DP05. Тактова частота роботи цієї мікросхеми може досягати 25 МГц. Струм світлодіодів програмується окремо для кожного кольору за допомогою трьох зовнішніх резисторів, які підключаються до вив. 26, 27 і 28.
Залежність струмів світлодіодів, а також порогу спрацьовування детектора обриву вихідних ліній (ліній світлодіодів) від опору відповідного установчого резистора наведена в таблиці 5.
Таблиця 5. Залежність струмів світлодіодів і порога спрацьовування детектора обриву вихідних ліній від опору відповідного установчого резистора
| Заданий ток світлодіодів, мА | REXT, Ом | Поріг спрацьовування детектора обриву, мА |
Коли на вході LEDM (вив. 3) високий рівень, регістр- "засувка" захоплює дані, які проходять через регістр зсуву. Коли на цьому вході низький потенціал, то регістр- "засувка" утримує (зберігає) їх.
Низький рівень на входах OE-RDM (вив. 34), OE-G (вив. 33) і OE-B (вив. 32) дозволяє проходження даних з регістра- "засувки" на вихідні каскади мікросхеми, а високий замикає вихідні каскади.
Як відомо, найбільше споживання струму від джерела живлення в будь-який перемикає схемою відбувається при перехідних процесах в момент перемикання. Для полегшення токового і теплового режимів мікросхеми при одночасному включенні всіх світлодіодів, а також для зменшення рівня пульсацій передбачена Поканальная затримка (Gradual delay) включення світлодіодів, яка не помітна на око. Вона здійснюється подачею на вхід DG (вив. 9) рівня лог. "0". Час затримки включення вихідних каскадів приведено в таблиці 6.
Таблиця 6. Затримка включення світлодіодів по перепадів лог. 0 - лог. 1 на входах дозволу в залежності від логічного рівня на вході поступової затримки (Gradual delay)
| Логічний рівень на вході GD | Затримка спрацьовування (нс) по перепадів лог. "0" - лог. "1" на входахOExx |
|||||||
| R1, G1, B1 | R2, G2, B2 | R3, G3, B3 | R4, G4, B4 | R5, G5, B5 | R6, G6, B6 | R7, G7, B7 | R8, G8, B8 |
|
Сигнал даних мікросхеми STP24DP05 (вхідний і вихідний на вив. 2 \u200b\u200bі 35) містить потік RGB-сигналів, що чергується з тактовою частотою, послідовність яких задається логічними рівнями на входах DF0 і DF1 (див. Таблицю 7).
Таблиця 7. Встановлення послідовності сигналів R, G і B в коді вхідного і вихідного сигналів
Щоб перейти з робочого режиму в режим визначення помилки здійснюється подачею низького потенціалу на вхід DM (вив. 5) або більше 1 мкс на вхід OE-RDM (вив. 34). Після чого протягом 24-х тактів на вихідну шину даних надходить код помилки.
Інтерфейс мікросхеми STP24DP05 має два прапори: TF (вив. 29) - прапор перевищення температури і EF (вив. 8) - прапор помилки. Обидва цих виходу виконані за схемою з відкритим стоком, тому між кожним з цих висновків і джерелом живлення підключається підтягаючий резистор 10 кОм. При настанні аварійної ситуації внутрішній ключ мікросхеми замикає відповідний висновок (29 або 8) на "землю". Отриманий таким чином рівень лог. "0" сигналізує зовнішнього контролера про аварію. Якщо замість підтягують резисторів до виходів підключити світлодіоди (через що обмежують резистори), то реалізується візуальна індикація аварійної ситуації.
Счетверенний драйвер RGB-світлодіодів з керуванням по шині I2C LP55281 (National Semiconductor)
Мікросхема LP55281 - це спеціалізований драйвер RGB-підсвічування малогабаритних рідко-кристалічних дисплеїв. Вона забезпечує роздільне регулювання яскравості світіння і колірного відтінку для кожного з чотирьох RGB-світлодіодів від зовнішнього контролера за стандартним послідовному інтерфейсу I 2 C або SPI. Основне застосування мікросхеми LP55281 - це стільникові телефони, комунікатори і МР3-плеєри.
LP55281 містить чотири ШІМ каналу для управління яскравістю і кольором світіння RGB-світлодіодів, аудиоканал синхронізації для фонового світлодіода, а також вбудований підвищує перетворювач напруги, інтерфейси I 2 C і SPI. Крім того, LP55281 забезпечує через послідовний інтерфейс тестування обриву світлодіодів. Основні параметри мікросхеми наведено в таблиці 8.
Т абліцов 8. Основні параметри мікросхеми LP55281
| параметр | значення |
| Напруга живлення | |
| Кількість ліній управління | |
| включення світлодіодів | паралельне |
| Відхилення значення вихідного струму сусідніх каналів | |
| Максимальна вихідна напруга | |
| Тип підвищуючого перетворювача | індуктивний |
| Вихідна напруга перетворювача | регульоване |
| ККД перетворювача | |
| струм споживання | |
| Робоча частота перетворювача | |
| спосіб регулювання | |
| Максимальний струм світлодіодів (загальний) | |
| Діапазон робочих температур |
Мікросхема виготовляється в мініатюрних корпусах MicroSMD розміром 3x3x0,6 мм і Micro SMDxt (3x3x0,65 мм) з 36-ю кульовими висновками з кроком 0,5 мм. Розташування висновків мікросхеми LP55281 показано на рис. 8, а призначення висновків зведено в таблицю 9.
Мал. 8. Розташування висновків мікросхеми LP55281
Таблиця 9. Призначення висновків мікросхеми LP55281
| № виведення | позначення | призначення |
| Вихід ключа DC / DC-перетворювача на дросель |
||
| Вхід зворотного зв'язку DC / DC-перетворювача |
||
| Вихід на синій світлодіод 3 |
||
| Вихід на світлодіод R1 |
||
| Вихід на світлодіод G1 |
||
| Вихід на світлодіод B1 |
||
| Вихід на світлодіод R3 |
||
| Вихід на світлодіод G3 |
||
| Вибір відомою МС (SPI) або лінія (вхід / вихід) даних шини I 2 C |
||
| Вхід від резистора установки струму зміщення RGB-драйверів |
||
| Вхід аудіосинхронізації 2 |
||
| Послідовний вхід шини SPI або вхід вибору адреси по шині I 2 C |
||
| Вихід послідовного коду даних шини SPI |
||
| Вихід на червоний (R) світлодіод R2 |
||
| Вхід асинхронного скидання (активний рівень - низький) |
||
| Вихід на червоний (R) світлодіод R4 |
||
| Напруга живлення |
||
| Напруга живлення для вхідних і вихідних каскадів |
||
| Вхід тактовихімпульсів для інтерфейсів SPI і I2C |
||
| Вихід на світлодіод G2 |
||
| Вихід на світлодіод аудіосинхронізації |
||
| Вихід на світлодіод G4 |
||
| Вхід сигналу аудіосинхронізації 1 |
||
| Резистор, що задає частоту генератора |
||
| Вхід вибору інтерфейсу (лог. "1" - SPI, лог. "0" - I 2 C) |
||
| Вихід на світлодіод B2 |
||
| Вихід на світлодіод B4 |
||
| "Земля" аналогової частини |
||
| Вихід опорного напруги |
||
| Вихід внутрішнього джерела живлення аналогової частини 2,8 В |
||
| Вхід напруги харчування |
Функціональну схема і схема включення мікросхеми LP55281 приведена на рис. 9.
Мал. 9. Функціональна схема і схема включення мікросхеми LP55281
Мікросхема містить підвищувальний (boost) перетворювач з вбудованим вихідним ключем на MOSFET-транзисторі, який може працювати на частоті перетворення до 2 МГц. Зовнішній дросель LBOOST для цієї частоти перетворення повинен мати індуктивність 4,7 мкГн, а для частоти перетворення 1 МГц - вдвічі більше (приблизно 10 мкГн). Як імпульсний випрямляча повинен використовуватися зовнішній діод D1 з малим прямим падінням напруги (підходять діоди Шотткі з піковим струмом не менше 1 А). Вихідна напруга перетворювача встановлюється за умовчанням 5 В, але його можна програмно змінювати по шині управління від 4 до 5,3 В з кроком 0,15 В.
Мікросхема, а, отже і світлодіоди, управляються зовнішнім контролером. Зовсім не обов'язково, щоб це управління здійснювалося за всіма сімома провідникам, як це показано на рис. 9. Так, наприклад, вхід вибору інтерфейсу IF_SEL (вив. 2B) може бути підключений безпосередньо на "землю" або на плюс джерела живлення. У першому випадку включається інтерфейс шини I 2 C, а в другому - SPI. У будь-якому варіанті мікросхема LP55281 використовується як ведене пристрій. Як відомо, інтерфейс шини I 2 C двухпроводной (тактова лінія SCL і лінія даних SDA), а інтерфейс шини SPI чьотирьох (SS - вхід вибору відомою мікросхеми, SCK - вхід тактових імпульсів, SI - вхід даних і SO - вихід даних).
При використанні в пристрої шини I 2 C залишиться не підключеним вихід SO (вив. 4B).
При цьому вхід SI / A0 (вив. 4С) можна підключати до "землі", вибравши цим адресу мікросхеми 4Ch, а можна до плюса джерела живлення, що забезпечує вибір адреси 4Dh.
Вихідні каскади, які представляють собою регульовані ШІМ стабілізатори (джерела або генератори) струму, до виходів яких, крім світлодіодів, підключений мультиплексор. Він, в моменти замикання вихідних каскадів, забезпечує послідовну, періодичну комутацію на вхід АЦП рівнів сигналів з виходів мікросхеми.
При нормальній роботі ці рівні високі, а в разі обриву одного з світлодіодів або пробої вихідного каскаду напруга на виході мультиплексора знизиться, що скаже про несправності. Напруга з виходу мультиплексора оцифровується в АЦП і через керуючу шину (I 2 C або SPI) надходить на зовнішній контролер.
В мікросхему LP55281 вбудований канал, який називають каналом аудіосинхронізації. Він використовується в стільникових телефонах, МР3-плеєрах і т.п. як канал "світломузики", забезпечуючи миготіння світлодіодів в такт з рінгтоном або програється мелодією. Цей канал має два входи (вив. 2D і 4D), на які подають сигнали або стереосигнал, розмахом до 1,6 В. Вони микшируются, а потім сумарний сигнал оцифровується, проходить схему АРУ і цифровий піковий детектор. Після цього відбувається зворотне перетворення цифрового сигналу в аналоговий. Отриманий аналоговий сигнал управляє вихідним каскадом (джерелом струму), а значить, і яскравістю світіння фонового світлодіода.
Література і інтернет-джерела
1. www.MonolithicPower.com - сайт фірми Monolithic Power Systems.
2. STMicroelectronics. STP24DP05. 24-bit constant current LED sink driver with output error detection. First release. 2008.
3. www.st.com - сайт фірми STMicroelectronics.
4. National Semiconductor. LP55281. Quad RGB Driver. General Description. June 2007.
5. www.national.com - сайт фірми National Semiconductor Corporation.
RGB світлодіодні стрічки зручно застосовувати для декоративного підсвічування вітрин, салону машини, вивісок ... З ними легко працювати, на відміну від простих світлодіодів, тому що струмові обмежувачі вже стоять, досить просто подати потрібне напруження. Можливість, нарізати на сегменти, дає гнучкі можливості при монтажі.
А що, якщо хочеться більшого? що якщо потрібно управляти кожним діодом окремо? Можна поставити МК, але не кожен мікроконтролер поодинці потягне безліч триколірних діодів, можна спробувати поставити до кожного. Для таких цілей є спеціальні світлодіодні драйвери, деякі з яких забезпечені можливістю управлятися з однією спільною, або послідовно проходить через драйвери, шиною. Десь пішли далі, і такий драйвер вбудували прямо в RGB світлодіод, якому потрібен мінімум зовнішньої обв'язки. Далі послідовно з'єднані такі діоди розмістили на світлодіодним стрічці - і в підсумку ми отримали адресуемую світлодіодну стрічку.
Як не важко здогадатися, в статті мова піде про світлодіодному RGB драйвер - WS2811, які з'єднуються послідовно і управляються за однопровідною лінії даних. І адресується світлодіодним стрічці на суміщених RGB діодів з такими драйверами.
Як видно на фотографії - така світлодіодна стрічка складається з безлічі послідовно з'єднаних RGB світлодіодів з вбудованими драйверами WS2811 (маленька чорна точка по середині). З обв'язки така мікросхема, при харчуванні від 5В, вимагає всього один конденсатор в 0.1мкФ по входу харчування, ще рекомендується 33Омний резистор на лінії даних, який, мабуть, виробник упустив.
Всі діоди сидять послідовно на одній лінії. Що б змінити їх відображається колір і його інтенсивність потрібно першому диоду відправити посилку містить звернення до кожного з діодів на стрічці. Перший драйвер отримує всю посилку і передає її далі за вирахуванням останнього пакета, який він списує на свій рахунок. Аналогічно відбувається з усіма залишилися збірками світлодіод-драйвер. Посилка завершується спеціальною командою RES, яка виділяється тривалим низьким рівнем сигналу, отримавши її - все діоди застосують свої нові стану.
Кожен пакет складається з 24 біт - по 8 біт на кожен канал, в результаті маємо по 255 градацій кожного кольору або 16 мільйонів квітів. Кожен біт містить позитивний і негативний напівперіод, кодування нуля або одиниці здійснюється тривалістю полупериодов.
Для роботи з адресується світлодіодною стрічкою був зібраний контролер на базі мікроконтролера PIC16F688 і на спеціально раніше заготовленої універсальної заготівлі плати (), тому печатку наводити не буду.
Така світлодіодна стрічка дуже ненажерлива, її метр з 60 світлодіодами на максимумі їсть більше 2-х ампер, так що знадобитися хороший і потужне джерело живлення. Можна їй дати і менший струм, але тоді вона буде горіти з переважанням червоних відтінків.
Прошивка писалася на швидку руку. Був реалізований наступний алгоритм роботи: спочатку в мікроконтролер з комп'ютера скидається вся посилка і тільки після цього вона її відображає. Через малу кількість RAM пам'яті слабкого мікроконтролера вийшло реалізувати буфер тільки на 60 адресованих світлодіодів з драйверами WS2811. Через середньої швидкості UART в 38400 швидкість оновлення всієї стрічки становить приблизно 50 мс, тобто максимальна допустима частота оновлення вийшла в 20 кадрів / секунду. Чого для демонстрації можливості стрічки мені вистачило. Генерацією всіх ефектів займається спеціальна програма на ПК, яка то ж писалася на швидку руку.
Формат відправляються команд контролера:
Відправка проводитися по UART на швидкості 38400 8N1.
- Перший байт - пробіл (32 ASCII int код)
- Другий байт - довжина переданої посилки (кількість світлодіодів), від 0 до 60 (передається байтом)
- Далі по 3 байта, в порядку GRB (зелений, червоний, синій), передаються величини ШІМ для кожного світлодіода починаючи з протилежного кінця стрічки.
Контролер відповідає на початку обміну по UART ASCII символом ! , По успішному завершенню відправки пакета ASCII символом b .
На основі подібних світлодіодних стрічок можна реалізувати невеликі відео екрани та різні інсталяції.
Доповнення від 1.09.2015
Для зручності перевірки конструкції додаю до статті прошивку з автономним плавним послідовним псевдо-випадковим переливанням (до 60 світлодіодів). Якщо одного даного ефекту достатньо, то можна спростити схему прибравши з неї cp2102.
Однак я використовував більш потужні компоненти і інший чіп.
Даташит можна скачати. Струм світлодіода встановлюється через керуючий резистор, чутливий до струму. Вихідний струм I дорівнює величині 0.1 / Rs. Мені треба було отримати струм близько 300 мА для кожного каналу, тому я вибрав резистор номіналом 0.33 Ом. Для струму величиною 350 мА виберіть резистор номіналом 0.27 Ом.
Кожен канал контролюється за допомогою сигналу ШІМ, наприклад, від мікроконтролера Arduino (вам знадобиться припаяти на плату Штиркові роз'єми типу «тато / мама»).
Ви можете використовувати вхідна напруга до 30 В і управляти світлодіодами потужністю 3Вт / 10Вт / 20Вт.
Необхідні компоненти:
- танталові конденсаториC1, C2, C3 : Ємність 22мкФ
- D1, D2, D3 ; Діод Шотткі 2A в корпусі SMA
- L1, L2, L3 : Потужні дроселі величиною 68 мкг, 0.7A
- R1, R2, R3 : Резистори номіналом 0.33 Ом, корпус 0805.
- 4 x гвинтових затиску, 3.5 мм (Можна придбати в Tayda Electronics)
- 3x драйвера PT4115.
- 1x 4-вивідний + 1x 2-вивідний контактний роз'єм «Тато» або «мама».
На фото вище показаний повністю зібраний драйвер.
список радіоелементів
| позначення | Тип | Номінал | кількість | Примітка | Магазин | Мій блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1-1C3 | LED драйвер | PT4115 | 3 | В блокнот | ||
| D | діод Шотткі | 2 A | 3 | Будь-який | В блокнот | |
| C1-C3 | конденсатор | 22 мкФ | 3 | Будь-який | В блокнот | |
| R1- | резистор | 0.33 Ом | 3 | Будь-який | В блокнот | |
| Д 1 | Котушка індуктивності | 68 мкГн | 3 | Будь-яка на ток 0.7 А | В блокнот | |
| J1 | роз'єм контактний | 2 pin | 1 | В блокнот | ||
| J | роз'єм контактний | 4 pin | 1 | В блокнот | ||
| JP1-JP3 | гвинтовий затиск | 2 pin | 3 |
Найоптимальнішим способом підключення до 220В, 12В є використання стабілізатора струму, світлодіодного драйвера. Мовою передбачуваного супротивника пишеться «led driver». Додавши до цього запиту бажану потужність, ви легко знайдете на Aliexpress або Ebay відповідний товар.
- 1. Особливості китайських
- 2. Термін служби
- 3. ЛІД драйвер на 220В
- 4. RGB драйвер на 220В
- 5. Модуль для складання
- 6. Драйвер для світлодіодних світильників
- 7. Блок живлення для led стрічки
- 8. Led драйвер своїми руками
- 9. Низьковольтні
- 10. Регулювання яскравості
особливості китайських
Багато хто любить купувати на найбільшому китайському базарі Aliexpress. ціни і асортимент радують. LED driver найчастіше вибирають через низьку вартості і хороших характеристик.
Але з підвищенням курсу долара купувати у китайців стало невигідно, вартість зрівнялася з Російською, при цьому відсутня гарантія і можливість обміну. Для дешевої електроніки характеристики бувають завжди завищені. Наприклад, якщо вказана потужність в 50 ват, в кращому випадку то це максимальна короткочасна потужність, а не постійна. Номінальна буде 35W - 40W.
До того ж сильно економлять на начинці, щоб знизити ціну. Подекуди не вистачає елементів, які забезпечують стабільну роботу. Застосовуються найдешевші комплектуючі, з коротким терміном служби і невисокої якості, тому відсоток браку відносно високий. Як правило, комплектуючі працюють на межі своїх параметрів, без будь-якого запасу.
Якщо виробник не вказано, то йому не треба відповідати за якість і відгук про його товар не напишуть. А один і той же товар випускають кілька заводів в різній комплектації. Для хороших виробів повинен бути зазначений бренд, значить він не боїться відповідати за якість своєї продукції.
Одним з кращих є бренд MeanWell, який дорожить якістю своїх виробів і не випускає барахло.
Термін служби
Як у будь-якого електронного пристрою у світлодіодного драйвера є термін служби, який залежить від умов експлуатації. Фірмові сучасні світлодіоди вже працюють до 50-100 тисяч годин, тому харчування виходить з ладу раніше.
Класифікація:
- ширвжиток до 20.000ч .;
- середня якість до 50.000ч .;
- до 70.000ч. джерело живлення на якісних японських комплектуючих.
Цей показник важливий при розрахунку окупності на довгострокову перспективу. Для побутового користування вистачає ширвжитку. Хоча скупий платить двічі, і в світлодіодних прожекторах та світильниках це відмінно працює.
ЛІД драйвер на 220В
Сучасні світлодіодні драйвера конструктивно виконуються на ШІМ контролері, який дуже добре може стабілізувати струм.
Основні параметри:
- номінальна потужність;
- робочий струм;
- кількість підключаються світлодіодів;
- ступінь захисту від вологи і пилу
- коефіцієнт потужності;
- ККД стабілізатора.
Корпуси для вуличного використання виконуються з металу або ударостійкого пластику. При виготовленні корпусу з алюмінію він може виступати в якості системи охолодження для електронної начинки. Особливо це актуально при заповненні корпусу компаундом.
На маркуванні часто вказують, скільки світлодіодів можна підключити і якої потужності. Це значення може бути не тільки фіксованим, а й у вигляді діапазону. Наприклад, можливо від 4 до 7 штук по 1W. Це залежить від конструкції електричної схеми світлодіодного драйвера.
RGB драйвер на 220В
Триколірні світлодіоди RGB відрізняються від одноколірних тим, що містять в одному корпусі кристали різних кольорів червоний, синій, зелений. Для управління ними кожен колір необхідно запалювати окремо. У діодних стрічок для цього використовується RGB контролер і блок живлення.
Якщо для RGB світлодіоди вказана потужність 50W, то це загальна на все 3 кольору. Щоб дізнатися приблизну навантаження на кожен канал, ділимо 50W на 3, отримаємо близько 17W.
Крім потужних led driver є і на 1W, 3W, 5W, 10W.
Пульти дистанційного керування (ДУ) бувають 2 типів. З інфрачервоним управлінням, як у телевізора. З управлінням по радіоканалу, ДУ не треба направляти на приймач сигналу.
Модуль для складання
Якщо вас цікавить лід driver для збірки своїми руками світлодіодного прожектора або світильника, то можна використовувати led driver без корпусу.
Перш ніж робити led driver 50W своїми руками, варто трохи пошукати, наприклад є в кожної діодним лампі. Якщо у вас є несправна лампочка, у якій несправність в діодах, то можна використовувати driver з неї.
низьковольтні
Детально розберемо види низьковольтних лід драйверів працюють від напруги до 40 вольт. Наші китайські брати по розуму пропонують безліч варіантів. На базі ШІМ контролерів виробляються стабілізатори напруги і стабілізатори струму. Основна відмінність, у модуля з можливістю стабілізації струму на платі знаходиться 2-3 синіх регулятора, у вигляді змінних резисторів.
В якості технічних характеристик всього модуля вказують параметри ШІМ мікросхеми, на якій він зібраний. Наприклад застарілий але популярний LM2596 за специфікаціями тримає до 3 Ампер. Але без радіатора він витримає тільки 1 Ампер.
Більш сучасний варіант з поліпшеним ККД це ШІМ контролер XL4015 розрахований на 5А. З мініатюрної системою охолодження може працювати до 2,5А.
Якщо у вас дуже потужні сверхяркие світлодіоди, то вам потрібен led драйвер для світлодіодних світильників. Два радіатора охолоджують діод Шотки і мікросхему XL4015. У такій конфігурації вона здатна працювати до 5А з напругою до 35В. Бажано щоб він не працював в граничних режимах, це значно підвищити його надійність і термін експлуатації.
Якщо у вас невеликий світильник або кишеньковий прожектор, то вам підійде мініатюрний стабілізатор напруги, з струмом до 1,5 А. Вхідна напруга від 5 до 23В, вихід до 17В.
регулювання яскравості
Для регулювання яскравості світлодіода можна використовувати компактні світлодіодний диммери, які з'явилися нещодавно. Якщо його потужності буде недостатньо, то можна поставити диммер побільше. Зазвичай вони працюють в двох діапазонах на 12В і 24В.
Управляти можна за допомогою інфрачервоного або радіопульта дистанційного керування (ДУ). Вони коштують від 100руб за просту модель і від 200руб модель з пультом дистанційного керування. В основному такі пульти використовують для діодних стрічок на 12В. Але його з легкістю можна поставити до низьковольтного драйверу.
Діммірованіе може бути аналоговим у вигляді крутиться ручки і цифровим у вигляді кнопок.
