1. Вступ
Основним компонентом світлодіодного дисплея є світловипромінювальний діод (LED), який, як і стандартний діод, має характеристику прямої провідності, тобто має як позитивну (анод), так і негативну (катод) клеми. Із зростанням вимог ринку до світлодіодних дисплеїв, таких як довший термін служби, узгодженість та енергоефективність, використання конфігурацій із загальним катодом і загальним анодом стало широко поширеним у різних сферах застосування. Щоб допомогти вам краще зрозуміти ці дві технології, ця стаття надасть детальний огляд відповідних знань про них.
2. Ключові відмінності між загальним катодом і загальним анодом
У загальній установці катода всі світлодіодні катоди (негативні клеми) мають спільне з’єднання, тоді як кожен анод окремо контролюється напругою. Навпаки, конфігурації загального анода з’єднують усі світлодіодні аноди (позитивні клеми) до спільної точки, а окремими катодами керують за допомогою контролю напруги. Обидва методи використовуються в різних сценаріях проектування схем.
Споживана потужність:
У загальному анодному діоді загальна клема підключена до високої напруги та залишається активною, коли потрібна висока напруга. З іншого боку, у загальному катодному діоді загальний контакт підключений до землі (GND), і лише певний діод потребує високої напруги для роботи, що ефективно зменшує споживання електроенергії. Таке зниження енергоспоживання особливо корисно для світлодіодів, які використовуються протягом тривалого часу, оскільки це допомагає знизити температуру екрана.
Складність схеми:
Як правило, у практичних інженерних застосуваннях схеми діодів із звичайним катодом мають тенденцію бути складнішими, ніж схеми діодів із звичайним анодом. Конфігурація загального анода не вимагає такої кількості високовольтних ліній для керування.
3. Загальний катод
3.1 Що таке загальний катод
Конфігурація загального катода означає, що негативні клеми (катоди) світлодіодів з’єднані разом. У ланцюзі із загальним катодом усі світлодіоди або інші компоненти, керовані струмом, мають катоди, підключені до спільної точки, яку часто називають «землею» (GND) або загальним катодом.
3.2 Принцип роботи загального катода
Поточний потік:
У ланцюзі із загальним катодом, коли одна або кілька вихідних клем схеми керування подають високу напругу, активуються відповідні світлодіоди або аноди компонентів. У цей момент струм тече від загального катода (GND) до анодів цих активованих компонентів, змушуючи їх світитися або виконувати свої відповідні функції.
Логіка управління:
Схема керування регулює стан кожного світлодіода чи інших компонентів (увімкнено чи вимкнено або інші функціональні стани), змінюючи рівень напруги (високий чи низький) на його вихідних клемах. У ланцюзі із загальним катодом високий рівень зазвичай вказує на активацію (світиться або виконує певну функцію), тоді як низький рівень вказує на деактивацію (не світиться або не виконує функцію).
4. Загальний анод
4.1Що таке загальний анод
Конфігурація загального анода означає, що позитивні клеми (аноди) світлодіодів з’єднані разом. У такій схемі всі пов’язані компоненти (наприклад, світлодіоди) мають свої аноди, з’єднані зі спільною анодною точкою, тоді як катод кожного компонента з’єднаний з різними вихідними клемами схеми керування.
4.2 Принцип роботи загального анода
Поточний контроль:
У ланцюзі загального анода, коли один або більше вихідних висновків схеми керування подають низьку напругу, між катодом відповідного світлодіода або компонента та загальним анодом створюється шлях, що дозволяє струму протікати від анода до катода, змушуючи компонент загорятися або виконувати свою функцію. І навпаки, якщо на вихідній клемі висока напруга, струм не може пройти, і компонент не світиться.
Розподіл напруги:
У додатках, таких як світлодіодні дисплеї із загальним анодом, оскільки всі світлодіодні аноди з’єднані разом, вони мають одне джерело напруги. Проте кожен катод світлодіода контролюється незалежно, що дозволяє точно контролювати яскравість кожного світлодіода шляхом регулювання вихідної напруги та струму від схеми керування.
5. Переваги загального анода
5.1 Висока потужність вихідного струму
Структури загальних анодів є відносно складними, але вони мають вищу потужність вихідного струму. Ця характеристика робить схеми звичайних анодів придатними для додатків, які вимагають високої вихідної потужності, таких як лінії електропередачі або потужні світлодіодні драйвери.
5.2 Відмінне балансування навантаження
У ланцюзі із загальним анодом, оскільки всі компоненти мають спільну анодну точку, вихідний струм більш рівномірно розподіляється між компонентами. Ця можливість балансування навантаження допомагає зменшити проблеми невідповідності, підвищуючи загальну ефективність і стабільність схеми.
5.3 Гнучкість і масштабованість
Загальні схеми анода дозволяють гнучко додавати або видаляти компоненти без необхідності значних коригувань загальної структури схеми. Ця гнучкість і масштабованість забезпечують явну перевагу в складних системах і великомасштабних програмах.
5.4 Спрощена схема
У деяких застосуваннях загальна схема анода може спростити загальну конструкцію схеми. Наприклад, при керуванні світлодіодними масивами або 7-сегментними дисплеями загальна схема анода може керувати кількома компонентами за допомогою меншої кількості контактів і з’єднань, зменшуючи складність конструкції та вартість.
5.5 Можливість адаптації до різних стратегій контролю
Загальні анодні схеми можуть вміщувати різні стратегії керування. Регулюючи вихідні сигнали та синхронізацію схеми керування, можна досягти точного керування кожним компонентом у ланцюзі загального анода, щоб відповідати вимогам різних застосувань.
5.6 Покращена надійність системи
Конструкція ланцюгів загального анода наголошує на балансуванні навантаження та оптимізованому розподілі струму, що сприяє загальній надійності системи. У тривалій експлуатації та в умовах високого навантаження схеми загального анода зберігають стабільну продуктивність, знижуючи частоту відмов і витрати на обслуговування.
6.Загальні поради з налаштування анода
Переконайтеся, що напруга загального анода є стабільною та достатньо високою для керування всіма підключеними компонентами.
Спроектуйте вихідну напругу та діапазон струму схеми керування належним чином, щоб уникнути пошкодження компонентів або погіршення продуктивності.
Візьміть до уваги характеристики прямого падіння напруги світлодіодів і забезпечте достатній запас напруги в конструкції.
7. Переваги звичайного катода
7.1 Висока потужність
Схеми загального катода можуть поєднувати вихідні сигнали кількох електронних пристроїв, що призводить до більшої вихідної потужності. Це робить схеми звичайних катодів особливо вигідними у сценаріях високої вихідної потужності.
7.2 Універсальність
Вхідні та вихідні клеми схеми із загальним катодом можна вільно з’єднувати, що дозволяє гнучко застосовувати її до різних електронних пристроїв. Ця універсальність забезпечує загальні катодні схеми широкого застосування в галузі електронної техніки.
7.3 Легкість налаштування
Регулюючи такі компоненти, як резистори або трансформатори в схемі, можна легко змінити робочий стан і силу вихідного сигналу загальної катодної схеми. Така легкість налаштування робить схеми із звичайним катодом популярними в додатках, що вимагають точного керування вихідними сигналами.
7.4 Контроль споживання електроенергії
У додатках світлодіодних дисплеїв схеми із загальним катодом можуть точно розподіляти напругу, ефективно знижуючи споживання електроенергії. Це досягається завдяки тому, що схеми із загальним катодом забезпечують пряму подачу напруги відповідно до конкретних вимог кожного світлодіода, усуваючи потребу в резисторах поділу напруги та зменшуючи непотрібні втрати потужності та виділення тепла. Наприклад, технологія загального катода може знизити робочу напругу світлодіодних мікросхем з 4,2-5 В до 2,8-3,3 В без впливу на яскравість або продуктивність дисплея, що безпосередньо знижує енергоспоживання світлодіодних дисплеїв з дрібним кроком більш ніж на 25%.
7.5 Покращена продуктивність і стабільність дисплея
Завдяки зниженому енергоспоживанню ланцюги із загальним катодом знижують загальну температуру екрана. Стабільність і термін служби світлодіодів обернено пропорційні температурі; отже, нижчі температури екрана призводять до вищої надійності та довшого терміну служби світлодіодних дисплеїв. Крім того, технологія загального катоду зменшує кількість компонентів друкованої плати, що ще більше покращує системну інтеграцію та стабільність.
7.6 Точний контроль
У програмах, що вимагають точного керування декількома світлодіодами або іншими компонентами, такими як світлодіодні дисплеї та 7-сегментні дисплеї, схеми із загальним катодом забезпечують незалежне керування кожним компонентом. Завдяки цій можливості точного керування схеми із звичайним катодом перевершують продуктивність і функціональність дисплея.
8. Загальні поради щодо налаштування катода
Використовуючи 7-сегментні дисплеї зі звичайним катодом, уникайте прямого контакту з поверхнею та обережно поводьтеся зі штифтами. Зверніть увагу на температуру та час пайки, щоб забезпечити якість пайки. Крім того, переконайтеся, що робоча напруга та струм узгоджуються, заземліть загальний катод належним чином і враховуйте здатність керувати мікроконтролером і контролювати затримку. Крім того, зверніть увагу на захисну плівку, сумісність зі сценарієм застосування та стабільність системної інтеграції, щоб забезпечити нормальну роботу та подовжений термін служби 7-сегментного дисплея із загальним катодом.
9. Як визначити загальний катод і загальний анод
9.1 Зверніть увагу на світлодіодні контакти:
Як правило, коротший висновок світлодіода є катодом, а довший – анодом. Якщо мікроконтролер з’єднує довші контакти разом, він використовує загальну конфігурацію анода; якщо довші контакти підключені до портів вводу-виводу мікроконтролера, він використовує загальну конфігурацію катода.
9.2 Напруга та статус світлодіода
Для того самого світлодіода з однаковою вихідною напругою порту, якщо «1» світить світлодіод, а «0» вимикає його, це вказує на загальну конфігурацію катода. В іншому випадку це звичайна конфігурація анода.
Підсумовуючи, визначення того, чи використовує мікроконтролер загальний катод чи загальний анод, передбачає перевірку методу підключення світлодіода, стану ввімкнення/вимкнення світлодіода та вихідної напруги порту. Визначення правильної конфігурації має важливе значення для належного керування світлодіодами та іншими компонентами дисплея.
Якщо ви хочете дізнатися більше про світлодіодні дисплеї,зв'яжіться з нами зараз. RTLEDвідповість на ваші запитання.
Час публікації: 24 серпня 2024 р