الأنود المشترك والكاثود المشترك: المقارنة النهائية

1. مقدمة

المكون الأساسي لشاشة LED هو الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، والذي، مثل الصمام الثنائي القياسي، لديه خاصية التوصيل الأمامي - مما يعني أنه يحتوي على طرف موجب (أنود) وطرف سالب (كاثود). مع تزايد متطلبات السوق لشاشات LED، مثل العمر الأطول والاتساق وكفاءة الطاقة، أصبح استخدام تكوينات الكاثود المشترك والأنود المشترك واسع الانتشار في التطبيقات المختلفة. ولمساعدتك على فهم هاتين التقنيتين بشكل أفضل، ستوفر هذه المقالة نظرة عامة مفصلة عن المعرفة ذات الصلة بهما.

2. الاختلافات الرئيسية بين الكاثود المشترك والأنود المشترك

في إعداد الكاثود المشترك، تشترك جميع كاثودات LED (المحطات السالبة) في اتصال مشترك، بينما يتم التحكم في كل أنود بشكل فردي عن طريق الجهد. في المقابل، تقوم تكوينات الأنود المشتركة بتوصيل جميع أنودات LED (أطراف موجبة) بنقطة مشتركة، مع إدارة الكاثودات الفردية من خلال التحكم في الجهد. يتم استخدام كلا الطريقتين في سيناريوهات تصميم الدوائر المتميزة.

استهلاك الطاقة:

في صمام ثنائي الأنود المشترك، يتم توصيل الطرف المشترك بمستوى جهد عالي ويظل نشطًا عند الحاجة إلى جهد عالي. من ناحية أخرى، في الصمام الثنائي الكاثودي المشترك، يتم توصيل الطرف المشترك بالأرض (GND)، ويحتاج صمام ثنائي محدد فقط إلى استقبال جهد عالي للتشغيل، مما يقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة. يعد هذا الانخفاض في استهلاك الطاقة مفيدًا بشكل خاص لمصابيح LED التي يتم استخدامها لفترات طويلة، حيث أنه يساعد على خفض درجة حرارة الشاشة.

تعقيد الدائرة:

بشكل عام، في التطبيقات الهندسية العملية، تميل دوائر الصمام الثنائي الكاثودي الشائع إلى أن تكون أكثر تعقيدًا من دوائر الصمام الثنائي الأنودي الشائع. لا يتطلب تكوين الأنود المشترك عددًا كبيرًا من خطوط الجهد العالي للقيادة.

3. الكاثود المشترك

3.1 ما هو الكاثود المشترك

يعني تكوين الكاثود المشترك أن الأطراف السالبة (الكاثودات) لمصابيح LED متصلة ببعضها البعض. في دائرة الكاثود المشتركة، تكون جميع مصابيح LED أو غيرها من المكونات التي يحركها التيار لها كاثوداتها متصلة بنقطة مشتركة، غالبًا ما يشار إليها باسم "الأرض" (GND) أو الكاثود المشترك.

3.2 مبدأ العمل للكاثود المشترك

التدفق الحالي:
في دائرة الكاثود المشتركة، عندما يقوم واحد أو أكثر من أطراف خرج دائرة التحكم بتزويد جهد عالي، يتم تنشيط مصابيح LED المقابلة أو أنودات المكونات. عند هذه النقطة، يتدفق التيار من الكاثود المشترك (GND) إلى أنودات هذه المكونات النشطة، مما يؤدي إلى إضاءتها أو أداء وظائفها الخاصة.

منطق التحكم:
تنظم دائرة التحكم حالة كل مؤشر LED أو مكونات أخرى (تشغيل أو إيقاف تشغيل، أو حالات وظيفية أخرى) عن طريق تغيير مستوى الجهد (مرتفع أو منخفض) في أطراف الإخراج الخاصة بها. في دائرة الكاثود الشائعة، يشير المستوى المرتفع عادةً إلى التنشيط (الإضاءة أو أداء وظيفة ما)، بينما يشير المستوى المنخفض إلى إلغاء التنشيط (عدم الإضاءة أو عدم أداء وظيفة ما).

4. الأنود المشترك

4.1ما هو الأنود المشترك

يعني تكوين الأنود المشترك أن الأطراف الموجبة (الأنودات) لمصابيح LED متصلة ببعضها البعض. في مثل هذه الدائرة، تكون جميع المكونات ذات الصلة (مثل مصابيح LED) متصلة بأنوداتها بنقطة أنود مشتركة، بينما يتم توصيل كاثود كل مكون بأطراف خرج مختلفة لدائرة التحكم.

4.2 مبدأ العمل للأنود المشترك

التحكم الحالي:
في دائرة الأنود المشتركة، عندما يقوم واحد أو أكثر من أطراف الإخراج لدائرة التحكم بتزويد جهد منخفض، يتم إنشاء مسار بين الكاثود الخاص بمصباح LED أو المكون المقابل والأنود المشترك، مما يسمح للتيار بالتدفق من الأنود إلى الكاثود، مما يتسبب في إضاءة المكون أو أداء وظيفته. على العكس من ذلك، إذا كان طرف الخرج عند جهد عالي، فلن يتمكن التيار من المرور، ولا يضيء المكون.

توزيع الجهد:
في تطبيقات مثل شاشات LED ذات الأنود المشترك، نظرًا لأن جميع الأنودات LED متصلة معًا، فإنها تشترك في نفس مصدر الجهد. ومع ذلك، يتم التحكم في كل كاثود LED بشكل مستقل، مما يسمح بالتحكم الدقيق في سطوع كل LED عن طريق ضبط جهد الخرج والتيار من دائرة التحكم.

5. مزايا الأنود المشترك

5.1 القدرة الحالية العالية للإخراج

تعتبر هياكل دوائر الأنود الشائعة معقدة نسبيًا، ولكنها تتمتع بقدرة تيار خرج أعلى. هذه الخاصية تجعل دوائر الأنود الشائعة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب خرج طاقة عالي، مثل خطوط نقل الطاقة أو محركات LED عالية الطاقة.

5.2 موازنة حمل ممتازة

في دائرة الأنود المشتركة، نظرًا لأن جميع المكونات تشترك في نقطة أنود مشتركة، يتم توزيع تيار الخرج بالتساوي بين المكونات. تساعد قدرة موازنة الحمل هذه على تقليل مشكلات عدم التطابق، مما يحسن الكفاءة العامة واستقرار الدائرة.

5.3 المرونة وقابلية التوسع

تسمح تصميمات دوائر الأنود الشائعة بإضافة المكونات أو إزالتها بشكل مرن دون الحاجة إلى إجراء تعديلات كبيرة على هيكل الدائرة الإجمالي. توفر هذه المرونة وقابلية التوسع ميزة واضحة في الأنظمة المعقدة والتطبيقات واسعة النطاق.

5.4 تصميم الدوائر المبسطة

في بعض التطبيقات، يمكن لدائرة الأنود المشتركة تبسيط التصميم العام للدائرة. على سبيل المثال، عند تشغيل مصفوفات LED أو شاشات العرض المكونة من 7 أجزاء، يمكن لدائرة الأنود المشتركة التحكم في مكونات متعددة باستخدام عدد أقل من المسامير والوصلات، مما يقلل من تعقيد التصميم والتكلفة.

5.5 القدرة على التكيف مع استراتيجيات التحكم المختلفة

يمكن لدوائر الأنود المشتركة استيعاب استراتيجيات التحكم المختلفة. من خلال ضبط إشارات الخرج وتوقيت دائرة التحكم، يمكن تحقيق التحكم الدقيق لكل مكون في دائرة الأنود المشتركة لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة.

5.6 تحسين موثوقية النظام

يؤكد تصميم دوائر الأنود المشتركة على موازنة الحمل والتوزيع الأمثل للتيار، مما يساهم في موثوقية النظام بشكل عام. في ظروف التشغيل طويلة الأمد والحمل العالي، تحافظ دوائر الأنود الشائعة على أداء مستقر، مما يقلل من معدلات الفشل وتكاليف الصيانة.

6.نصائح عامة لإعداد الأنود

تأكد من أن جهد الأنود المشترك مستقر وعالي بما يكفي لتشغيل جميع المكونات المتصلة.

قم بتصميم جهد الخرج والنطاق الحالي لدائرة التحكم بشكل مناسب لتجنب إتلاف المكونات أو تدهور الأداء.

خذ في الاعتبار خصائص انخفاض الجهد الأمامي لمصابيح LED وتأكد من هامش الجهد الكافي في التصميم.

7. مزايا الكاثود المشترك

7.1 قدرة عالية الطاقة

يمكن لدوائر الكاثود المشتركة أن تجمع بين إشارات الخرج الخاصة بأجهزة إلكترونية متعددة، مما يؤدي إلى زيادة طاقة الخرج. وهذا يجعل دوائر الكاثود الشائعة مفيدة بشكل خاص في سيناريوهات خرج الطاقة العالية.

7.2 التنوع

يمكن توصيل أطراف الإدخال والإخراج لدائرة الكاثود المشتركة بحرية، مما يسمح بتطبيقها بمرونة على الأجهزة الإلكترونية المختلفة. يوفر هذا التنوع لدوائر الكاثود الشائعة تطبيقات واسعة النطاق في مجال الهندسة الإلكترونية.

7.3 سهولة التعديل

من خلال ضبط المكونات مثل المقاومات أو المحولات في الدائرة، يمكن تعديل حالة التشغيل وقوة إشارة الخرج لدائرة الكاثود المشتركة بسهولة. إن سهولة الضبط هذه تجعل دوائر الكاثود الشائعة شائعة في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في إشارات الخرج.

7.4 التحكم في استهلاك الطاقة

في تطبيقات شاشات LED، يمكن لدوائر الكاثود المشتركة توزيع الجهد بدقة، مما يقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة. يتم تحقيق ذلك لأن دوائر الكاثود الشائعة تسمح بإمداد الجهد المباشر وفقًا للمتطلبات المحددة لكل LED، مما يلغي الحاجة إلى مقاومات تقسيم الجهد ويقلل فقدان الطاقة غير الضروري وتوليد الحرارة. على سبيل المثال، يمكن لتقنية الكاثود الشائعة تقليل جهد التشغيل لرقائق LED من 4.2-5 فولت إلى 2.8-3.3 فولت دون التأثير على السطوع أو أداء العرض، مما يقلل بشكل مباشر من استهلاك الطاقة لشاشات LED ذات المسافة الدقيقة بأكثر من 25%.

7.5 تحسين أداء العرض واستقراره

نظرًا لانخفاض استهلاك الطاقة، تعمل دوائر الكاثود الشائعة على خفض درجة حرارة الشاشة الإجمالية. يتناسب استقرار وعمر مصابيح LED عكسيا مع درجة الحرارة؛ وبالتالي، تؤدي درجات حرارة الشاشة المنخفضة إلى موثوقية أعلى وعمر أطول لشاشات LED. بالإضافة إلى ذلك، تعمل تقنية الكاثود المشترك على تقليل عدد مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، مما يعزز تكامل النظام واستقراره.

7.6 التحكم الدقيق

في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في العديد من مصابيح LED أو المكونات الأخرى، مثل شاشات LED وشاشات العرض المكونة من 7 أجزاء، تتيح دوائر الكاثود الشائعة التحكم المستقل في كل مكون. إن قدرة التحكم الدقيقة هذه تجعل دوائر الكاثود الشائعة تتفوق في كل من أداء العرض ووظيفته.

8. نصائح إعداد الكاثود المشترك

عند استخدام شاشات الكاثود المشتركة ذات 7 قطاعات، تجنب الاتصال المباشر بالسطح وتعامل مع المسامير بعناية. انتبه إلى درجة حرارة اللحام ووقته لضمان جودة اللحام. تأكد أيضًا من مطابقة جهد التشغيل والتيار، وقم بتأريض الكاثود المشترك بشكل صحيح، وفكر في قدرة قيادة وحدة التحكم الدقيقة والتحكم في التأخير. بالإضافة إلى ذلك، انتبه إلى الفيلم الواقي، والتوافق مع سيناريو التطبيق، واستقرار تكامل النظام لضمان التشغيل العادي والعمر الممتد لشاشة الكاثود المشترك ذات 7 أجزاء.

9. كيفية تحديد الكاثود المشترك مقابل الأنود المشترك

9.1 مراقبة دبابيس LED:

بشكل عام، الدبوس الأقصر لمصباح LED هو الكاثود، والدبوس الأطول هو الأنود. إذا قام المتحكم الدقيق بتوصيل الأطراف الأطول معًا، فإنه يستخدم تكوين أنود مشترك؛ إذا كانت الأطراف الأطول متصلة بمنافذ الإدخال والإخراج الخاصة بوحدة التحكم الدقيقة، فإنها تستخدم تكوين كاثود شائع.

9.2 الجهد وحالة LED

بالنسبة لنفس مؤشر LED، مع نفس جهد خرج المنفذ، إذا أضاء "1" مؤشر LED وأطفئه "0"، فهذا يشير إلى تكوين كاثود مشترك. خلاف ذلك، فهو تكوين الأنود المشترك.

باختصار، تحديد ما إذا كان المتحكم الدقيق يستخدم كاثودًا مشتركًا أو تكوين أنود مشترك يتضمن فحص طريقة اتصال LED، وحالة تشغيل/إيقاف LED، وجهد إخراج المنفذ. يعد تحديد التكوين الصحيح أمرًا ضروريًا للتحكم المناسب في مصابيح LED أو مكونات العرض الأخرى.

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن شاشات LED،اتصل بنا الآن. ارتلدسوف يجيب على أسئلتك.