آند مشترک در مقابل کاتد مشترک: مقایسه نهایی

1. مقدمه

جزء اصلی یک صفحه نمایش LED، دیود ساطع کننده نور (LED) است که مانند یک دیود استاندارد، یک ویژگی هدایت رو به جلو دارد - به این معنی که دارای یک ترمینال مثبت (آند) و یک ترمینال منفی (کاتد) است. با افزایش تقاضای بازار برای نمایشگرهای LED، مانند طول عمر بیشتر، سازگاری و بهره وری انرژی، استفاده از پیکربندی های کاتد معمولی و آند رایج در کاربردهای مختلف گسترده شده است. برای کمک به درک بهتر این دو فناوری، این مقاله مروری دقیق بر دانش مربوط به آنها ارائه می دهد.

2. تفاوت های کلیدی بین کاتد مشترک و آند مشترک

در یک راه اندازی کاتد مشترک، همه کاتدهای LED (ترمینال های منفی) یک اتصال مشترک دارند، در حالی که هر آند به طور جداگانه توسط ولتاژ کنترل می شود. در مقابل، پیکربندی‌های آند معمولی، تمام آندهای LED (ترمینال‌های مثبت) را به یک نقطه مشترک متصل می‌کنند و کاتدهای جداگانه از طریق کنترل ولتاژ مدیریت می‌شوند. هر دو روش در سناریوهای طراحی مدار مجزا استفاده می شوند.

مصرف برق:

در یک دیود آند مشترک، ترمینال مشترک به یک سطح ولتاژ بالا متصل می شود و هر زمان که ولتاژ بالا مورد نیاز باشد فعال باقی می ماند. از طرف دیگر، در یک دیود کاتدی مشترک، ترمینال مشترک به زمین (GND) متصل است و فقط یک دیود خاص برای کار کردن نیاز به دریافت ولتاژ بالا دارد که به طور موثر مصرف برق را کاهش می دهد. این کاهش مصرف برق به ویژه برای LED هایی که برای مدت طولانی استفاده می شوند مفید است، زیرا به کاهش دمای صفحه کمک می کند.

پیچیدگی مدار:

به طور کلی، در کاربردهای مهندسی عملی، مدارهای دیود کاتدی معمولی نسبت به مدارهای دیود آند معمولی پیچیده تر هستند. پیکربندی آند معمولی به تعداد زیادی خطوط ولتاژ بالا برای رانندگی نیاز ندارد.

3. کاتد مشترک

3.1 کاتد مشترک چیست؟

یک پیکربندی مشترک کاتد به این معنی است که پایانه های منفی (کاتد) LED ها به هم متصل هستند. در یک مدار کاتدی مشترک، همه LED ها یا سایر اجزای جریان محور، کاتدهای خود را به یک نقطه مشترک متصل می کنند که اغلب به عنوان "زمین" (GND) یا کاتد مشترک شناخته می شود.

3.2 اصل کار کاتد مشترک

جریان فعلی:
در یک مدار کاتدی مشترک، زمانی که یک یا چند ترمینال خروجی مدار کنترل ولتاژ بالایی را تامین می کنند، LED ها یا آندهای اجزای مربوطه فعال می شوند. در این نقطه، جریان از کاتد مشترک (GND) به آندهای این اجزای فعال می‌رود و باعث می‌شود آنها روشن شوند یا عملکردهای مربوطه خود را انجام دهند.

منطق کنترل:
مدار کنترل با تغییر سطح ولتاژ (بالا یا پایین) در پایانه های خروجی، وضعیت هر LED یا سایر اجزاء (روشن یا خاموش یا سایر حالت های عملکردی) را تنظیم می کند. در مدار کاتدی معمولی، سطح بالا معمولاً نشان‌دهنده فعال‌سازی (روشن شدن یا انجام یک عملکرد) است، در حالی که سطح پایین نشان‌دهنده غیرفعال شدن (روشن نشدن یا انجام ندادن یک عملکرد) است.

4. آند مشترک

4.1آند معمولی چیست؟

یک پیکربندی آند مشترک به این معنی است که پایانه های مثبت (آند) LED ها به هم متصل هستند. در چنین مداری، تمام اجزای مرتبط (مانند LED ها) آندهای خود را به یک نقطه آند مشترک متصل می کنند، در حالی که کاتد هر قطعه به پایانه های خروجی مختلف مدار کنترل متصل است.

4.2 اصل کار آند مشترک

کنترل جریان:
در یک مدار آند مشترک، زمانی که یک یا چند ترمینال خروجی مدار کنترل ولتاژ پایینی را تامین می کنند، مسیری بین کاتد LED یا جزء مربوطه و آند مشترک ایجاد می شود که اجازه می دهد جریان از آند به کاتد جریان یابد. باعث می شود تا قطعه روشن شود یا عملکرد خود را انجام دهد. برعکس، اگر ترمینال خروجی در یک ولتاژ بالا باشد، جریان نمی تواند از آن عبور کند و قطعه روشن نمی شود.

توزیع ولتاژ:
در کاربردهایی مانند نمایشگرهای LED معمولی آند، از آنجایی که همه آندهای LED به هم متصل هستند، منبع ولتاژ یکسانی دارند. با این حال، کاتد هر LED به طور مستقل کنترل می‌شود و با تنظیم ولتاژ و جریان خروجی از مدار کنترل، امکان کنترل دقیق روشنایی هر LED را فراهم می‌کند.

5. مزایای آند مشترک

5.1 ظرفیت جریان خروجی بالا

ساختارهای مدار آند معمولی نسبتاً پیچیده هستند، اما ظرفیت جریان خروجی بالاتری دارند. این ویژگی مدارهای آند معمولی را برای کاربردهایی که نیاز به توان خروجی بالایی دارند، مانند خطوط انتقال نیرو یا درایورهای LED پرقدرت، مناسب می‌کند.

5.2 تعادل بار عالی

در یک مدار آند مشترک، از آنجایی که همه اجزا دارای یک نقطه آند مشترک هستند، جریان خروجی به طور یکنواخت بین قطعات توزیع می شود. این قابلیت متعادل کننده بار به کاهش مشکلات عدم تطابق کمک می کند و کارایی و پایداری کلی مدار را بهبود می بخشد.

5.3 انعطاف پذیری و مقیاس پذیری

طرح های مدار آند معمولی امکان افزودن یا حذف انعطاف پذیر اجزا را بدون نیاز به تنظیمات قابل توجه در ساختار کلی مدار فراهم می کند. این انعطاف پذیری و مقیاس پذیری مزیت آشکاری را در سیستم های پیچیده و برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ فراهم می کند.

5.4 طراحی مدار ساده

در برخی کاربردها، یک مدار آند مشترک می تواند طراحی کلی مدار را ساده کند. به عنوان مثال، هنگام رانندگی آرایه های LED یا نمایشگرهای 7 بخش، یک مدار آند مشترک می تواند چندین جزء را با پین ها و اتصالات کمتر کنترل کند و پیچیدگی طراحی و هزینه را کاهش دهد.

5.5 سازگاری با استراتژی های مختلف کنترل

مدارهای آند مشترک می توانند استراتژی های کنترلی مختلفی را در خود جای دهند. با تنظیم سیگنال های خروجی و زمان بندی مدار کنترل، می توان به کنترل دقیق هر جزء در مدار آند مشترک دست یافت تا نیازهای کاربردی مختلف را برآورده کند.

5.6 بهبود قابلیت اطمینان سیستم

طراحی مدارهای آند رایج بر تعادل بار و توزیع بهینه جریان تاکید دارد که به قابلیت اطمینان کلی سیستم کمک می کند. در شرایط کار طولانی مدت و شرایط بار بالا، مدارهای آند معمولی عملکرد پایدار را حفظ می کنند و نرخ خرابی و هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهند.

6.نکات رایج تنظیم آند

اطمینان حاصل کنید که ولتاژ آند مشترک پایدار و به اندازه کافی بالا است تا تمام اجزای متصل را هدایت کند.

محدوده ولتاژ خروجی و جریان مدار کنترل را به طور مناسب طراحی کنید تا از آسیب رساندن به قطعات یا کاهش عملکرد جلوگیری شود.

ویژگی های افت ولتاژ رو به جلو LED ها را در نظر بگیرید و از حاشیه ولتاژ کافی در طراحی اطمینان حاصل کنید.

7. مزایای کاتد مشترک

7.1 توانمندی بالا

مدارهای کاتدی معمولی می توانند سیگنال های خروجی چندین دستگاه الکترونیکی را ترکیب کنند و در نتیجه توان خروجی بالاتری داشته باشند. این امر باعث می شود که مدارهای کاتدی رایج در سناریوهای خروجی با توان بالا به ویژه سودمند باشند.

7.2 تطبیق پذیری

پایانه های ورودی و خروجی یک مدار کاتد مشترک را می توان آزادانه متصل کرد و به آن اجازه می دهد تا به طور انعطاف پذیر در دستگاه های الکترونیکی مختلف اعمال شود. این تطبیق پذیری مدارهای کاتدی رایج را با کاربردهای گسترده در زمینه مهندسی الکترونیک فراهم می کند.

7.3 سهولت تنظیم

با تنظیم اجزایی مانند مقاومت ها یا ترانسفورماتورها در مدار، وضعیت عملکرد و قدرت سیگنال خروجی یک مدار کاتدی مشترک را می توان به راحتی تغییر داد. این سهولت تنظیم، مدارهای کاتدی رایج را در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق سیگنال های خروجی دارند، محبوب می کند.

7.4 کنترل مصرف برق

در کاربردهای نمایشگر LED، مدارهای کاتدی رایج می توانند ولتاژ را به طور دقیق توزیع کنند و به طور موثر مصرف برق را کاهش دهند. این امر به این دلیل به دست می آید که مدارهای کاتدی معمولی امکان تامین ولتاژ مستقیم را با توجه به نیازهای خاص هر LED فراهم می کنند و نیاز به مقاومت های تقسیم کننده ولتاژ را از بین می برند و تلفات برق غیر ضروری و تولید گرما را کاهش می دهند. به عنوان مثال، فناوری کاتد متداول می تواند ولتاژ کاری تراشه های LED را از 4.2-5V به 2.8-3.3V کاهش دهد بدون اینکه تأثیری بر روشنایی یا عملکرد صفحه نمایش بگذارد که به طور مستقیم مصرف برق نمایشگرهای LED با گام ریز را تا بیش از 25 درصد کاهش می دهد.

7.5 عملکرد و پایداری نمایشگر پیشرفته

به دلیل کاهش مصرف انرژی، مدارهای کاتدی معمولی دمای کلی صفحه را کاهش می دهند. پایداری و طول عمر LED ها با دما نسبت معکوس دارد. بنابراین، دمای پایین صفحه نمایش منجر به قابلیت اطمینان بیشتر و طول عمر بیشتر برای نمایشگرهای LED می شود. علاوه بر این، فناوری کاتد رایج تعداد اجزای PCB را کاهش می دهد و یکپارچگی و پایداری سیستم را بیشتر می کند.

7.6 کنترل دقیق

در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق چندین LED یا اجزای دیگر دارند، مانند نمایشگرهای LED و نمایشگرهای 7 قسمتی، مدارهای کاتدی رایج کنترل مستقل هر جزء را امکان پذیر می کنند. این قابلیت کنترل دقیق باعث می شود که مدارهای کاتدی معمولی هم از نظر عملکرد و هم در عملکرد صفحه نمایش برتر باشند.

8. نکات رایج راه اندازی کاتد

هنگام استفاده از نمایشگرهای 7 سگمنت معمولی کاتد، از تماس مستقیم با سطح خودداری کنید و پین ها را با دقت بمالید. برای اطمینان از کیفیت لحیم کاری به دما و زمان لحیم کاری توجه کنید. همچنین، اطمینان حاصل کنید که ولتاژ و جریان کار با هم مطابقت دارند، کاتد مشترک را به درستی زمین کنید و قابلیت رانندگی و کنترل تاخیر میکروکنترلر را در نظر بگیرید. علاوه بر این، به فیلم محافظ، سازگاری با سناریوی برنامه و ثبات یکپارچه سازی سیستم برای اطمینان از عملکرد عادی و طول عمر طولانی نمایشگر 7 قطعه کاتد معمولی توجه کنید.

9. نحوه شناسایی کاتد مشترک در مقابل آند مشترک

9.1 پین های LED را رعایت کنید:

به طور کلی، پایه کوتاه تر یک LED کاتد است و پایه بلندتر آند است. اگر میکروکنترلر پایه های بلندتر را به هم متصل کند، از یک پیکربندی آند مشترک استفاده می کند. اگر پایه های بلندتر به پورت های IO میکروکنترلر متصل شده باشند، از یک پیکربندی کاتد معمولی استفاده می کند.

9.2 ولتاژ و وضعیت LED

برای همان LED، با ولتاژ خروجی پورت یکسان، اگر "1" LED را روشن کند و "0" آن را خاموش کند، نشان دهنده یک پیکربندی کاتد مشترک است. در غیر این صورت، یک پیکربندی آند معمولی است.

به طور خلاصه، تعیین اینکه آیا یک میکروکنترلر از پیکربندی کاتد مشترک یا آند مشترک استفاده می‌کند شامل بررسی روش اتصال LED، وضعیت روشن/خاموش LED و ولتاژ خروجی پورت است. شناسایی پیکربندی صحیح برای کنترل مناسب LED ها یا سایر اجزای نمایشگر ضروری است.

اگر می خواهید در مورد نمایشگرهای LED بیشتر بدانید،اکنون با ما تماس بگیرید. RTLEDبه سوالات شما پاسخ خواهد داد