1. Въведение
Основният компонент на LED дисплея е светодиодът, излъчващ светлина (LED), който, подобно на стандартен диод, има характеристика на предна проводимост, което означава, че има както положителен (анод), така и отрицателен (катод) извод. С нарастващите изисквания на пазара за LED дисплеи, като по-дълъг живот, последователност и енергийна ефективност, използването на конфигурации с общ катод и общ анод стана широко разпространено в различни приложения. За да ви помогне да разберете по-добре тези две технологии, тази статия ще предостави подробен преглед на съответните познания за тях.
2. Основни разлики между обикновен катод и обикновен анод
При настройка с общ катод всички LED катоди (отрицателни клеми) споделят обща връзка, докато всеки анод се контролира индивидуално от напрежение. Обратно, конфигурациите с общи аноди свързват всички LED аноди (положителни клеми) към споделена точка, като отделните катоди се управляват чрез контрол на напрежението. И двата метода се използват в различни сценарии за проектиране на верига.
Консумирана мощност:
В общ аноден диод общият извод е свързан към ниво на високо напрежение и остава активен винаги, когато е необходимо високо напрежение. От друга страна, в диод с общ катод, общият извод е свързан към земята (GND) и само определен диод трябва да получи високо напрежение, за да работи, което ефективно намалява консумацията на енергия. Това намаляване на консумацията на енергия е особено полезно за светодиоди, които се използват за продължителни периоди, тъй като помага да се намали температурата на екрана.
Сложност на веригата:
Като цяло, в практическите инженерни приложения, диодните вериги с обикновен катод обикновено са по-сложни от обикновените анодни диодни вериги. Конфигурацията с общ анод не изисква толкова много високоволтови линии за задвижване.
3. Общ катод
3.1 Какво е обикновен катод
Конфигурацията на общ катод означава, че отрицателните клеми (катоди) на светодиодите са свързани заедно. Във верига с общ катод всички светодиоди или други управлявани от ток компоненти имат своите катоди, свързани към обща точка, често наричана „земя“ (GND) или общ катод.
3.2 Принцип на работа на обикновения катод
Текущ поток:
В обща катодна верига, когато един или повече изходни изводи на управляващата верига доставят високо напрежение, съответните светодиоди или аноди на компоненти се активират. В този момент токът протича от общия катод (GND) към анодите на тези активирани компоненти, което ги кара да светят или да изпълняват съответните си функции.
Контролна логика:
Контролната верига регулира състоянието на всеки светодиод или други компоненти (включено или изключено или други функционални състояния) чрез промяна на нивото на напрежение (високо или ниско) на неговите изходни клеми. Във верига с общ катод високото ниво обикновено показва активиране (свети или изпълнява функция), докато ниското ниво показва дезактивиране (не свети или не изпълнява функция).
4. Общ анод
4.1Какво е общ анод
Конфигурацията на общ анод означава, че положителните клеми (аноди) на светодиодите са свързани заедно. В такава верига всички свързани компоненти (като светодиоди) имат своите аноди, свързани към обща анодна точка, докато катодът на всеки компонент е свързан към различни изходни клеми на управляващата верига.
4.2 Принцип на работа на общия анод
Текущ контрол:
В обща анодна верига, когато един или повече изходни клеми на управляващата верига доставят ниско напрежение, се създава път между катода на съответния светодиод или компонент и общия анод, позволявайки на тока да тече от анода към катода, карайки компонента да свети или да изпълнява своята функция. Обратно, ако изходният терминал е с високо напрежение, токът не може да премине и компонентът не свети.
Разпределение на напрежението:
В приложения като LED дисплеи с общ анод, тъй като всички LED аноди са свързани заедно, те споделят един и същ източник на напрежение. Всеки катод на светодиода обаче се управлява независимо, което позволява прецизен контрол върху яркостта на всеки светодиод чрез регулиране на изходното напрежение и ток от управляващата верига.
5. Предимства на обикновения анод
5.1 Висок капацитет на изходен ток
Структурите на общата анодна верига са сравнително сложни, но имат по-висок капацитет на изходния ток. Тази характеристика прави обикновените анодни вериги подходящи за приложения, които изискват висока изходна мощност, като електропреносни линии или високомощни LED драйвери.
5.2 Отлично балансиране на натоварването
В обща анодна верига, тъй като всички компоненти споделят обща анодна точка, изходният ток е по-равномерно разпределен между компонентите. Тази способност за балансиране на натоварването помага за намаляване на проблемите с несъответствието, като подобрява цялостната ефективност и стабилност на веригата.
5.3 Гъвкавост и мащабируемост
Общите дизайни на анодни вериги позволяват гъвкаво добавяне или премахване на компоненти без необходимост от значителни корекции на цялостната структура на веригата. Тази гъвкавост и мащабируемост осигуряват ясно предимство в сложни системи и широкомащабни приложения.
5.4 Опростена схема
В някои приложения общата анодна верига може да опрости цялостния дизайн на веригата. Например, когато задвижвате LED масиви или 7-сегментни дисплеи, обща анодна верига може да контролира множество компоненти с по-малко щифтове и връзки, намалявайки сложността на дизайна и разходите.
5.5 Адаптивност към различни стратегии за управление
Общите анодни вериги могат да поемат различни стратегии за управление. Чрез регулиране на изходните сигнали и времето на управляващата верига може да се постигне прецизно управление на всеки компонент в общата анодна верига, за да се отговори на изискванията на различни приложения.
5.6 Подобрена надеждност на системата
Дизайнът на веригите с общ анод набляга на балансирането на натоварването и оптимизираното разпределение на тока, което допринася за цялостната надеждност на системата. При продължителна работа и условия на високо натоварване веригите с общ анод поддържат стабилна производителност, намалявайки честотата на повреда и разходите за поддръжка.
6.Общи съвети за настройка на анод
Уверете се, че общото напрежение на анода е стабилно и достатъчно високо, за да управлява всички свързани компоненти.
Проектирайте подходящо изходното напрежение и обхвата на тока на управляващата верига, за да избегнете повреда на компоненти или влошаване на производителността.
Вземете под внимание характеристиките на падане на напрежението в посока напред на светодиодите и осигурете достатъчен резерв на напрежение в дизайна.
7. Предимства на обикновения катод
7.1 Възможност за висока мощност
Веригите с обикновен катод могат да комбинират изходните сигнали на множество електронни устройства, което води до по-висока изходна мощност. Това прави схемите с обикновен катод особено изгодни при сценарии с висока мощност.
7.2 Универсалност
Входните и изходните клеми на веригата с общ катод могат да бъдат свободно свързани, което позволява да се прилага гъвкаво към различни електронни устройства. Тази гъвкавост осигурява общи катодни вериги с широкообхватни приложения в областта на електронното инженерство.
7.3 Лесна настройка
Чрез регулиране на компоненти като резистори или трансформатори във веригата, работното състояние и силата на изходния сигнал на обща катодна верига могат лесно да бъдат модифицирани. Тази лекота на настройка прави схемите с обикновен катод популярни в приложения, изискващи прецизен контрол на изходните сигнали.
7.4 Контрол на консумацията на енергия
В приложенията за LED дисплеи, общите катодни вериги могат прецизно да разпределят напрежението, като ефективно намаляват консумацията на енергия. Това се постига, защото веригите с общ катод позволяват директно захранване с напрежение според специфичните изисквания на всеки светодиод, елиминирайки необходимостта от резистори за разделяне на напрежението и намалявайки ненужните загуби на мощност и генерирането на топлина. Например, технологията с обикновен катод може да намали работното напрежение на LED чиповете от 4,2-5V до 2,8-3,3V, без да се засяга яркостта или производителността на дисплея, което директно намалява консумацията на енергия на LED дисплеите с фина стъпка с повече от 25%.
7.5 Подобрена производителност и стабилност на дисплея
Поради намалената консумация на енергия веригите с общ катод понижават общата температура на екрана. Стабилността и продължителността на живота на светодиодите са обратно пропорционални на температурата; следователно по-ниските температури на екрана водят до по-висока надеждност и по-дълъг живот на LED дисплеите. Освен това технологията с общ катод намалява броя на компонентите на печатни платки, като допълнително подобрява системната интеграция и стабилност.
7.6 Прецизен контрол
В приложения, изискващи прецизно управление на множество светодиоди или други компоненти, като LED дисплеи и 7-сегментни дисплеи, общите катодни вериги позволяват независимо управление на всеки компонент. Тази способност за прецизен контрол прави веригите с обикновен катод превъзходни както в производителността, така и във функционалността на дисплея.
8. Общи съвети за настройка на катода
Когато използвате 7-сегментни дисплеи с общ катод, избягвайте директен контакт с повърхността и боравете внимателно с щифтовете. Обърнете внимание на температурата и времето на запояване, за да гарантирате качеството на запояване. Също така се уверете, че работното напрежение и ток са съвпадащи, заземете правилно общия катод и вземете под внимание възможността за задвижване на микроконтролера и контрола на забавянето. Освен това обърнете внимание на защитното фолио, съвместимостта със сценария на приложение и стабилността на системната интеграция, за да осигурите нормалната работа и удължения живот на 7-сегментния дисплей с общ катод.
9. Как да идентифицираме обикновения катод срещу обикновения анод
9.1 Наблюдавайте светодиодните щифтове:
Обикновено по-късият щифт на светодиода е катодът, а по-дългият щифт е анодът. Ако микроконтролерът свързва по-дългите щифтове заедно, той използва обща конфигурация на анода; ако по-дългите щифтове са свързани към IO портовете на микроконтролера, той използва конфигурация с общ катод.
9.2 Напрежение и LED статус
За същия светодиод, със същото изходно напрежение на порта, ако „1″ свети светодиода и „0″ го изключва, това показва обща катодна конфигурация. В противен случай това е обща конфигурация на анода.
В обобщение, определянето дали даден микроконтролер използва конфигурация с общ катод или общ анод включва изследване на метода на свързване на светодиода, състоянието на включване/изключване на светодиода и изходното напрежение на порта. Идентифицирането на правилната конфигурация е от съществено значение за правилното управление на светодиоди или други компоненти на дисплея.
Ако искате да научите повече за LED дисплеите,свържете се с нас сега. RTLEDще отговори на вашите въпроси.
Време на публикуване: 24 август 2024 г