-.z.LED電子顯示屏驅(qū)動原理近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速開展，得到廣泛應(yīng)用的大屏幕顯示系統(tǒng)當(dāng)屬視頻led顯示系統(tǒng)。在LED顯示技術(shù)中，由于紅色、綠色發(fā)光二極管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高，加之計算機(jī)多媒體制作軟件的開展，現(xiàn)在偽彩視頻LED顯示系統(tǒng)的制造本錢大大降低，應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加。這種偽彩色視頻LED顯示系統(tǒng)采用了計算機(jī)多媒體技術(shù)，全同步動態(tài)顯示視頻圖像，圖像清晰，亮度高，無拼縫，每種顏色的視頻灰度等級已經(jīng)由早期的16級灰度上升現(xiàn)在的256灰度，隨著大規(guī)模集成電路和專用元器件的開展，256級灰度的全彩色視頻LED顯示系統(tǒng)隨時都可能實現(xiàn)。LED電子顯示技術(shù)開展迅速，已成為當(dāng)今平板顯示領(lǐng)域的主導(dǎo)之一。本文著重介紹用M4A5-128P64-10VC設(shè)計LED顯示屏的控制電路。1LED顯示屏的構(gòu)成在LED顯示系統(tǒng)中，點(diǎn)陣構(gòu)造單元為其根本構(gòu)成。每個顯示驅(qū)動單元又是假設(shè)干個8×8點(diǎn)陣的LED顯示模塊組成。通過多個顯示驅(qū)動板拼裝在一起，構(gòu)成一個數(shù)平方米的顯示屏，能用來顯示各種文字、圖像。LED顯示屏包括計算機(jī)視頻采集電路、控制電路、驅(qū)動電路及電源等，如圖1所示。LED顯示屏具有紅、綠兩種基色，每基色256級灰度，像素節(jié)距為7.62mm，像素在水平方向可達(dá)成1024點(diǎn)，垂直方向可達(dá)成768點(diǎn)。2LED電子顯示屏特點(diǎn)LED顯示屏是由假設(shè)干個顯示單元拼接而成的，其顯示方式采用LED點(diǎn)陣與計算機(jī)顯示器屏幕相映射的原理，即LED點(diǎn)陣的一個像素點(diǎn)對應(yīng)著計算機(jī)顯示屏的一個像素點(diǎn)，例如計算機(jī)屏幕上的畫面按分辨率分為640列、480行，即LED顯示屏上640×480個點(diǎn)陣單元，每個點(diǎn)陣單元又包括紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光二極管，這三種發(fā)光二極管發(fā)出三種顏色的光混色后得到人眼所感覺到顏色，根據(jù)光學(xué)三基色原理，我們只采集計算機(jī)屏幕上的每一點(diǎn)的圖像進(jìn)展數(shù)字化并分解為紅、綠、藍(lán)三種信號，經(jīng)過系統(tǒng)處理后，傳遞到LED點(diǎn)陣屏幕上的點(diǎn)陣單元中，分別驅(qū)動相對應(yīng)顏色的發(fā)光二極管，即實現(xiàn)了計算機(jī)屏幕在LED點(diǎn)陣屏幕上的映射。3LED電子顯示屏驅(qū)動原理在大多數(shù)LED顯示系統(tǒng)中，都采用刷新式驅(qū)動方法，即對每塊LED顯示驅(qū)動單元列向鎖存數(shù)據(jù)，在行向進(jìn)展掃描，根據(jù)LED顯示驅(qū)動板構(gòu)造，采用1P16掃描占空比。我們所設(shè)計的LED顯示驅(qū)動板驅(qū)動電路用兩片74HC595組成4:16線行譯碼器，它提供整個掃描電路所需行信號，同時也用74HC595芯片來作串行移位存放器，它將系統(tǒng)傳來的串行數(shù)據(jù)移位變成并行信號輸出，這樣驅(qū)動列需要提供串行移位時鐘、并行鎖入信號和輸出使能信號，行掃描需要串行數(shù)據(jù)輸入和串行移位時鐘信號，如圖2所示。因此我們需要設(shè)計一個時序控制電路。4結(jié)語M4A5—128P64—10VC是Lattice公司生產(chǎn)的CPLD器件，有128宏單元、64個IPO引腳。Lattice公司開發(fā)軟件ispDesignE*PERT中集成了設(shè)計輸入、編譯、驗證和編程全部工作。首先進(jìn)展設(shè)計輸入，即可直接繪制原理圖，也可用VHDL語言編程。我們需要從10MHz時鐘源得到100KHz信號用VHDL語言在VHDLMODULE文本編輯器中編寫一個名為F100K.HDL文件如下：設(shè)計文件輸入以后進(jìn)展編譯，然后用戶可以調(diào)整管腳分配，編譯通過，即可對芯片編程。用Byte-Blaster下載電纜把計算機(jī)并行口與PCB上的JTAG插座連接起來，通電后對已安裝好的芯片編程。實踐說明，用Lattice公司生產(chǎn)的M4A5-128P64-10VC設(shè)計的電路到達(dá)了設(shè)計要求。LED顯示屏驅(qū)動設(shè)計原理及開展趨勢一、概述大屏幕一直是LED領(lǐng)域開展重要的組成局部，是大型娛樂、體育賽事、廣場主題顯示重要組成局部，全彩屏從藍(lán)光LED誕生以來，一直保持高速開展態(tài)勢。在裝飾顯示市場LED將起到積極的作用，市場擴(kuò)明顯。我國是全球LED顯示屏生產(chǎn)大國，從LED芯片、驅(qū)動IC、控制器、屏幕制造等環(huán)節(jié)完全占據(jù)主導(dǎo)地位。16位移位恒流IC的由來：雙色屏主要是以顯示文字為主，單片機(jī)掃描比擬方便，由于LED數(shù)量的增加，為了節(jié)省O/I資源，采用74HC595移位掃描。為了更適合LED的應(yīng)用在此根底上整合了恒流電流設(shè)定功能，增加了電流驅(qū)動能力，更符合需求及本錢需要又封裝出16位器件，被目前全彩屏廣泛采用。電流驅(qū)動能力不斷降低，早前TLC5940高達(dá)120mA單路驅(qū)動電流能力，后來TB62726、ST2221、MBI5026電流驅(qū)動能力都降低到80-90mA。目前根本上是采用45mA電流驅(qū)動能力，比方MBI5024和CYT62726。電流驅(qū)動能力降低，主要原因是LED器件發(fā)光強(qiáng)度越來越高，為了提升圖像質(zhì)量，靜態(tài)屏幕設(shè)計越來越多采用，對驅(qū)動電流能力需求降低。從IC本錢角度可以縮減芯片尺寸，從而降低本錢，為此設(shè)計出25mA靜態(tài)屏幕驅(qū)動芯片CYT62727。目前全球有80%的LED屏幕采購生產(chǎn)來至中國大陸，普遍采用16通道恒流器件設(shè)計，短期還會繼續(xù)延續(xù)，至少未來5年不會消失，主要是配套控制技術(shù)成熟，產(chǎn)品已經(jīng)系列化，除非系統(tǒng)控制技術(shù)和芯片驅(qū)動設(shè)計有巨大的飛躍，本錢進(jìn)一步的降低，否則現(xiàn)狀不會改變。近年來，不少公司不斷推出新架構(gòu)，都未來得到市場認(rèn)可。最大的問題是通過控制技術(shù)，假設(shè)改變LED的顏色一致性，新的技術(shù)沒有大的突破之前，對應(yīng)用者吸引不大，購置意愿不強(qiáng)。近幾年，大陸芯片設(shè)計公司一定會替代性的占領(lǐng)LED顯示屏市場，像士蘭明芯穩(wěn)居主流顯示屏LED芯片供給商，原因有出色的品質(zhì)保證外，良好的直銷模式是贏得市場法寶。未來驅(qū)動IC也需要直銷模式。顯示屏企業(yè)大多是大陸外鄉(xiāng)企業(yè)，和臺系IC在分銷賬期、交貨速度和信任度上還需要進(jìn)一步的改善。在驅(qū)動應(yīng)用技術(shù)上，色彩的矯正技術(shù)亟待解決的瓶頸，顯示屏衰減一致性問題突出，波長矯正和亮度矯正是下一個重點(diǎn)突破目標(biāo)，首先是解決亮度一致性問題，再而是波長的一致性矯正。這是世界性難題，也是當(dāng)前亟待解決的技術(shù)難題?？刂萍夹g(shù)開展已經(jīng)走到世界的前列，但是在新方式控制理念上停滯不前，原因是控制器廠家和IC設(shè)計廠家配合不暢，各自相對獨(dú)立，驅(qū)動技術(shù)和控制技術(shù)不能很好的銜接，采用16通道兼容性設(shè)計開展成熟度高，新的控制技術(shù)推出很少，更談不上技術(shù)的革新。16通道恒流器件在LED屏幕上采用長達(dá)十幾年之久，到目前也只不過是減低電流，應(yīng)對競爭劇烈的價格而已，并沒有技術(shù)上的突破。先后多家公司推出了系列IC，并沒有得到很好的應(yīng)用，是控制技術(shù)的缺失造成的。在電腦技術(shù)飛速開展的今天，可以替代簡化控制器的規(guī)模，但是技術(shù)的移植也需要IC設(shè)計廠家的支持，市場缺失控制技術(shù)和芯片驅(qū)動整合性的方案提供商。2009年LED顯示行業(yè)國市場規(guī)模超過300多億，年產(chǎn)值過億的企業(yè)有30多家，過千萬100多家，大小有上千家企業(yè)從事顯示制造行業(yè)。LED顯示屏繼續(xù)保持15%增長速度，技術(shù)日漸成熟。我國大型賽事工程不斷，帶動LED增長強(qiáng)勁。比方：奧運(yùn)、世博、亞運(yùn)會、迪斯尼、地鐵、高鐵等工程賽事。二．屏幕原理設(shè)計文字顯示屏，只要容顯示清楚，有足夠的的亮度，根本上都會滿足客戶需要了。但是對于圖像顯示屏的顯示質(zhì)量進(jìn)展評價，問題就復(fù)雜得多。一般是主觀方式來評價顯示屏圖像顯示質(zhì)量。所謂主觀方式評價，就是人為的方式評判，通過觀察圖像顯示質(zhì)量做出評判。這樣。評價結(jié)果不僅與圖像本身顯示質(zhì)量有關(guān)，而且與觀察者的主觀因素也有關(guān)系，很難說是公正和確切性的標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此目前還是沒有很好的方法，在沒有客觀的測量方式出現(xiàn)之前，主觀方式仍然是最有效、實用的方法。㈠最大顯示色彩數(shù)顯示器的每個像素的顏色都是由RGB〔紅、綠、藍(lán)〕三種基色組成。低端的液晶顯示板，各個基色只能表現(xiàn)6位色，即26=64種顏色。通過簡單的計算，我們可以知道每個獨(dú)立像素可以表現(xiàn)的最大顏色數(shù)是64×64×64=2.62K種顏色；高端液晶顯示板利用FRC技術(shù)則使得每個基色則可以表現(xiàn)8位色，即28=256種顏色,則像素能表現(xiàn)的最大顏色數(shù)為256×256×256=16KK種顏色。這種顯示板顯示的畫面色彩更豐富，層次感也好。目前市面上的液晶顯示器此兩種顯示板都有采用，大家可以留心一下。外表的照度單位勒克司；將此數(shù)值與屏體有效顯示面積相乘，得到整個屏體的在最正確視角上的發(fā)光強(qiáng)度，假設(shè)屏體中每個像素的發(fā)光強(qiáng)度在相應(yīng)空間恒定，則此數(shù)值可被認(rèn)為也是整個屏體的光通量。一般室外LED顯示屏須到達(dá)4000cd／平方米以上的亮度才可在日光下有比擬理想的顯示效果。普通室LED，最大亮度在700～2000cd／平方米左右。單個LED的發(fā)光強(qiáng)度以cd為單位，同時配有視角參數(shù)，發(fā)光強(qiáng)度與LED的色彩沒有關(guān)系。單管的發(fā)光強(qiáng)度從幾個mcd到五千mcd不等。LED生產(chǎn)廠商所給出的發(fā)光強(qiáng)度指LED在20mA電流下點(diǎn)亮，最正確視角上及中心位置上發(fā)光強(qiáng)度最大的點(diǎn)。封裝LED時頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了LED視角和光強(qiáng)分布。一般來說一樣的LED視角越大，最大發(fā)光強(qiáng)度越小，但在整個立體半球面上累計的光通量不變。當(dāng)多個LED較嚴(yán)密規(guī)則排放，其發(fā)光球面相互疊加，導(dǎo)致整個發(fā)光平面發(fā)光強(qiáng)度分布比擬均勻。在計算顯示屏發(fā)光強(qiáng)度時，需根據(jù)LED視角和LED的排放密度，將廠商提供的最大點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度值乘以30％～90％不等，作為單管平均發(fā)光強(qiáng)度。一般LED的發(fā)光壽命很長，生產(chǎn)廠家一般都標(biāo)明為100,000小時以上，這是在設(shè)定的最正確的條件下，實際還應(yīng)注意LED的亮度衰減周期，亮度衰減周期與LED生產(chǎn)的材料工藝及生產(chǎn)廠商有很大關(guān)系，一般在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下應(yīng)選用亮度衰減較緩慢的品牌。實際使用中，光強(qiáng)計算常常采用比擬容易測繪的數(shù)據(jù)單位或變向使用。對于LED顯示屏這種主動發(fā)光體一般采用cd／平方米作為發(fā)光強(qiáng)度單位，并配合觀察角度為輔助參數(shù)，其等效于屏體。屏幕多采用直插型橢圓形LED，國的封裝技術(shù)大多可以滿足屏幕設(shè)計需要。LED芯片多采用有Cree或用士蘭明芯、三安等國LED發(fā)光芯片封裝。㈡驅(qū)動芯片時序CYT62726部是16位移位存放器，多顆CYT62726串行數(shù)據(jù)移位，每個時鐘周期CLK移送1位數(shù)據(jù)SDI，串行數(shù)據(jù)輸入驅(qū)動器開/關(guān)控制。施密特緩沖輸入。當(dāng)其中數(shù)據(jù)“1〞被寫入到SDI的開關(guān)控制移位存放器/時CLK的上升沿?；叶瓤刂颇K仿真波形圖CLK串行數(shù)據(jù)移位時鐘。施密特緩沖輸入，所有的數(shù)據(jù)/關(guān)控制的轉(zhuǎn)變移位是由1位的最高位同步的CLK的上升沿，單路數(shù)據(jù)移位到SD在同一時間。CLK的上升沿輸入獲準(zhǔn)后，持續(xù)100ns的上升沿。LE邊沿觸發(fā)鎖存器。施密特緩沖輸入。當(dāng)前對應(yīng)移位存放器中數(shù)據(jù)，在此上升沿數(shù)據(jù)被鎖存。移位鎖存仿真波形圖OE所有輸出空白。施密特緩沖輸入。當(dāng)OE是低電平時，所有恒流輸出〔OUT0"15〕被執(zhí)行。當(dāng)OE=1，所有恒流輸出控制的開關(guān)在數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)/鎖存狀態(tài)。OE決定執(zhí)行數(shù)據(jù)長度時間。這種時序傳輸方式是，沿用74HC595通用邏輯數(shù)據(jù)傳輸方式，在LED屏幕上已經(jīng)使用了十多年歷史，顯得古老而落伍。LED屏幕亟待新的數(shù)據(jù)傳輸格式，簡化的、高效的傳輸方式，從而減低設(shè)計復(fù)雜度，降低設(shè)計本錢和提高屏幕可靠性。數(shù)據(jù)和時鐘需要協(xié)調(diào)一致，可是在線路設(shè)計中，數(shù)據(jù)采用串行傳輸，而時鐘則是并行傳輸，勢必數(shù)據(jù)延時會造成輸出錯位。這是4線傳輸格式最大的缺點(diǎn)，數(shù)據(jù)和時鐘不能很好的同步，級聯(lián)性較差，控制器本錢高。落伍的數(shù)據(jù)傳輸格式，控制器產(chǎn)生灰度等級，屏幕刷新率低，傳輸數(shù)據(jù)量大，是LED屏幕目前開展瓶頸。㈢驅(qū)動芯片方框圖CYT62726部線路相比照擬簡單，電阻通過電流鏡比例調(diào)節(jié)輸出電流值，芯片是統(tǒng)一設(shè)定16通道電流值的，所以在屏幕設(shè)計時通常是單顆IC驅(qū)動單一顏色，3片IC組成16個像素。這樣可以通過LED分選獲得亮度一致性，3顆IC設(shè)定不同的驅(qū)動電流值，組成適宜的16像素白平衡。芯片恒流誤差顯得很重要，電流誤差參數(shù)也同時影響LED白平平。移位存放器〔D觸發(fā)器〕負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)〔SDI〕的隊列，按照時鐘〔CLK〕時間，移動數(shù)據(jù)隊列。正確的數(shù)據(jù)被鎖存訊號〔LE/〕存儲，這里可能就是二進(jìn)制的1或0，執(zhí)行的灰度長度由使能〔OE〕訊號決定，灰度等級的表現(xiàn)是使能的倍數(shù)，使能數(shù)據(jù)寬度決定最小灰度等級。三．LED屏線路設(shè)計㈠驅(qū)動周邊器件選擇在屏幕設(shè)計大約在3-6片CYT62726分布的PCB圍，設(shè)置1000uF左右容量電容器，在選擇濾波電容時，應(yīng)用采用低ESR(等效串聯(lián)電阻)電容器，以最大限度的減小輸出波紋，這是與其它電介質(zhì)相比，這些材料能在較寬的電壓和溫度圍維持其容量不變。在電源和地之間連接著去耦電容，它有三個方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進(jìn)展傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對電路構(gòu)成干擾。對于設(shè)計LED點(diǎn)彩產(chǎn)品，燈點(diǎn)部增設(shè)濾波電容非常重要，主要在于越是色彩的變化豐富供電波動更會增加，濾波電容在這里顯得比設(shè)計在任何產(chǎn)品中都要重要。對于大多數(shù)高的電流設(shè)計，推薦采用一個470至1000uF容值。這里設(shè)計不能沒有這顆電容。見下列圖，通常我們設(shè)計線路時，會在IC輸入設(shè)計去耦電容：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1uF。這個電容的分布電感的典型值是5uH，0.1uF的去耦電容有5uH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果。去耦電容的選用并不嚴(yán)格，可按C=1/F，即10MHz取0.1uF。對于大多數(shù)高的電路設(shè)計，在輸入采用一個0.01至0.1uF電容就足夠了。這里設(shè)計不能沒有這顆電容。在VCC電源供電中建議串接一只10Ω電阻〔一般設(shè)計并沒有這顆電阻〕，LED屏幕工作時容波動比擬大，會超過10V以上。建議VCC還是需要電阻減少沖擊，主要是減小電壓波動帶來的波峰，特別是LED顯示，Vp-p會高出數(shù)倍。IC電源輸入端也是最易受到?jīng)_擊地方，電阻的存在同時也會提高電容濾波效果，這里也可以考慮增加一顆4.7uF的電容提高電壓的穩(wěn)定性。16位恒流器件VCC耐壓并不高，和輸出恒流端口耐壓是不一樣的，在這里增加一顆電阻非常重要，后面還會介紹結(jié)合PCB設(shè)計，分開供電的方式防止波峰值沖擊。在設(shè)計產(chǎn)品時需要確定輸出電流值，CYT62726第23管腳是為方便設(shè)置電流而設(shè)計，外設(shè)電阻選擇按前章節(jié)公式計算，也可以按下表選取，參考設(shè)計910Ω大概在20mA電流值。PCB板級設(shè)計電阻要緊貼近IC管腳23與1之間，減小這兩個管腳PCB板級電阻會提高參考恒流精度。CYT62726是兼容性16位恒流器件，在串行16位數(shù)據(jù)設(shè)計中，采用多片級聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送構(gòu)造，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來提高驅(qū)動能力，一般建議3-6片CYT62726設(shè)置1片74HC245。SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，按照設(shè)計設(shè)計可以采用經(jīng)過74HC245，也可以不經(jīng)過74HC245，因為數(shù)據(jù)串行傳送有足夠的驅(qū)動能力。㈡靜態(tài)LED顯示屏設(shè)計參考靜態(tài)驅(qū)動方式是有利于LED壽命的設(shè)計，隨著驅(qū)動IC本錢不斷降低，越來越多的采用靜態(tài)設(shè)計方式，靜態(tài)是針對掃描屏設(shè)計方式而言的，CYT62726輸出端口只單獨(dú)連接1顆或1串LED，數(shù)據(jù)傳送針對單個像素點(diǎn)驅(qū)動，IC使用數(shù)量最多的一種設(shè)計。靜態(tài)設(shè)計比擬能發(fā)揮LED性能，驅(qū)動電流值是LED正常工作值，有利于LED最正確使用壽命。在靜態(tài)屏幕設(shè)計中，多片CYT62726級聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送構(gòu)造，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來提高驅(qū)動能力，一般建議3-6片CYT62726設(shè)置1片74HC245。SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，按照設(shè)計設(shè)計可以采用經(jīng)過74HC245，也可以不經(jīng)過74HC245，因為數(shù)據(jù)串行傳送有足夠的驅(qū)動能力。㈢1/4掃描應(yīng)用參考設(shè)計1/4掃描設(shè)計方式也是LED屏幕采用較多的設(shè)計方式之一。主要是不需要太高LED亮度的產(chǎn)品設(shè)計，比方室屏；不需要太高灰階等級的屏幕，比方多用于數(shù)字圖形顯示的地方。1/4掃描設(shè)計數(shù)據(jù)、時鐘、鎖存、使能傳送方式是和靜態(tài)設(shè)計一樣的，為了提高刷新率，傳送數(shù)據(jù)量會增加數(shù)倍。1/4掃描需要增加B0-B3掃描選通線，在每幀單位時間，B0-B3會按次序選通一次，在單位時間1S鐘B0-B3分別占用〔1/4〕S時間。每當(dāng)B0-B3被選通，其中被選通點(diǎn)亮的LED數(shù)據(jù)被移位到該像素，并鎖存和使能〔執(zhí)行顯示〕。CYT62726的16個端口驅(qū)動其中B0-B3選通線中共4顆LED，相對應(yīng)4個單一顏色像素點(diǎn)，IC驅(qū)動電流是4顆LED電流的總和。CYT62726的16個端口電流是統(tǒng)一設(shè)定的，為了保持白平衡R’G’B分別采用3顆CYT62726設(shè)計。選通訊號是由控制器送出的，驅(qū)動PMOS翻開和關(guān)閉B0-B3選通線，PMOS驅(qū)動能力與選通線B0-B3連接LED數(shù)量有關(guān)系，是整個選通線上LED電流總和，通常選擇4953，但是要注意MOS驅(qū)動能力。在1/4掃描設(shè)計中，CYT62726是多片級聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送構(gòu)造，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來提高驅(qū)動能力，一般建議3-6片CYT62726設(shè)置1片74HC245。SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，按照設(shè)計設(shè)計可以采用經(jīng)過74HC245，也可以不經(jīng)過74HC245，因為數(shù)據(jù)串行傳送有足夠的驅(qū)動能力。在1/4掃描設(shè)計中，一般驅(qū)動電流較大，單顆紅色LED時，需要串接電阻分壓，分擔(dān)芯片熱量。最好的方法是兩顆紅色LED串接，提高亮度降低驅(qū)動電流，但是需要和設(shè)計面板顯示構(gòu)造相結(jié)合。㈣1/8掃描單雙色屏幕參考設(shè)計1/8掃描設(shè)計主要是設(shè)計應(yīng)用在不需要太高灰階等級的單雙色屏幕，比方多用于數(shù)字圖形顯示，車站、碼頭、銀行匯率牌，條形字符屏幕。1/8掃描相對于靜態(tài)顯示CYT62726使用量減少了8倍，降低設(shè)計本錢是采用掃描設(shè)計方式的主要原因。1/8掃描設(shè)計數(shù)據(jù)、時鐘、鎖存、使能傳送方式是和靜態(tài)設(shè)計是一樣的，為了提高刷新率，傳送數(shù)據(jù)量會增加數(shù)倍。顯示灰階度降低可以降低數(shù)據(jù)傳送量，這能是采用掃描方式設(shè)計的原因之一。1/8掃描需要增加A0-A2掃描選通線，A0-A2譯碼訊號是控制器送出的，在1/8掃描要增加74HC138譯碼，74HV138是3/8譯碼器，在每幀單位時間，B0-B7會按次序選通一次，在單位時間1S鐘B0-B7分別占用〔1/8〕S時間。每當(dāng)B0-B7被選通，其中被選通點(diǎn)亮的LED數(shù)據(jù)被移位到該像素，并鎖存和使能〔執(zhí)行顯示〕。CYT62726的16個端口驅(qū)動其中B0-B7選通線中共8顆LED，相對應(yīng)8個單一顏色像素點(diǎn)，IC驅(qū)動電流是8顆LED電流的總和。74HC138選通訊號驅(qū)動PMOS翻開和關(guān)閉B0-B7選通線，PMOS驅(qū)動能力與選通線B0-B7連接LED數(shù)量有關(guān)系，是整個選通線上LED電流總和，通常選擇4953，但是要注意實際驅(qū)動能力。原理圖限于篇幅后面被省略，B0-B7選通線還可以向后級延伸。在1/8掃描設(shè)計中，CYT62726是多片級聯(lián)方式，CLK、LE、OE是并行傳送構(gòu)造，在數(shù)據(jù)傳遞中需要增加74HC245來提高驅(qū)動能力，一般建議3-6片CYT62726設(shè)置1片74HC245，原理圖限于篇幅后面被省略，CYT62726級聯(lián)數(shù)量還可以向后級延伸設(shè)計。SD數(shù)據(jù)是串行傳遞方式，有足夠的驅(qū)動能力，現(xiàn)有的屏幕設(shè)計多是經(jīng)過74HC245，也可以不經(jīng)過74HC245，這樣可以減少SD數(shù)據(jù)延時時間。因1/8掃描總的驅(qū)動電流較大，在5V電源設(shè)計情況下，紅色LED正向電壓較低，需要增加電阻分擔(dān)CYT62726功耗。假設(shè)同時串接2顆紅色LED就不需要設(shè)置電阻。藍(lán)、綠色也不需要增加電阻。其它設(shè)計方式請注意功耗問題，因?qū)嶋H情況而定。㈥恒流輸出精度及計算16通道恒流是該芯片重要參數(shù)之一，它有幾個關(guān)鍵指標(biāo)組成：恒流最低壓差；片間恒流誤差；VCC電壓調(diào)整率；負(fù)載調(diào)整率；溫度漂移。1〕輸出恒流壓差希望越低越好，通常維持在0.6-1V之間，最好是低于0.6V。從上圖測試曲線可以看出，隨著輸出電流的增加，壓差也會增加。在有一種設(shè)計中很關(guān)鍵，例如2R屏設(shè)計中：很多的屏幕是2R''''''''''''''''''''''''''''''''1G''''''''''''''''''''''''''''''''1B設(shè)計的，2顆紅色LED需要4V電壓才能正常點(diǎn)亮，假設(shè)驅(qū)動IC需要1V壓差，那最低建立恒流電壓是5V，在5V電源供電情況下，遠(yuǎn)離電源端子地方有可能達(dá)不到5V最根本電壓值。屏幕出現(xiàn)偏色，輸出電流調(diào)整不到理想值，問題就是出在這里。由此可以看出恒流壓差維持到0.6V是最合理的，局部IC為了降低本錢，大幅度減小尺寸，是造成壓差高的主要原因。16通道恒流IC是線性恒流方式，壓差的形成是IC最主要的熱源之一，較低的壓差利于芯片散熱。2〕片間恒流誤差±3％；片間誤差是恒流輸出重要的參數(shù)之一，我們通?？吹綐?biāo)注片通道±1.5％，片間通道±3％恒流誤差，實際片誤差可以不予考慮，因為我們不會單獨(dú)使用1顆芯片，在LED屏幕設(shè)計主要考慮片間誤差。3〕受VCC電壓變化恒流精度影響±0.07％/V；VCC電壓變化是會影響到輸出電流精度的，在PCB設(shè)計走線要考慮LED供電和IC供電分開，提高濾波效果，能到達(dá)很好的效果。4〕負(fù)載調(diào)整率，負(fù)載端電壓影響的電流輸出特性，維持在±0.01％/V；負(fù)載電壓不同或波動，會影響恒流精度，雖然是很小。解決的方法是盡量加寬PCB供電走線。按照下面表格選取適宜的寬度和銅厚：5〕溫度恒流漂移0.0005％/℃。環(huán)境溫度和芯片發(fā)熱也會影響到輸出恒流精度，30℃上升到70℃大概會有2%誤差，也相當(dāng)重要。㈦輸出電流計算通常會給出一表格，標(biāo)注隨電流輸出的電阻設(shè)定曲線，在IC部是一個電流鏡與實際輸出電流成一定的比例，因各家設(shè)計而有所不同，設(shè)計大多類似。表格只是指示輸出電流曲線，并不能準(zhǔn)確確實定具體電阻阻值，最好是套用下面公式可以計算輸出電流值：Vref為23管腳輸出電壓，Vref維持在1.2V左右。例如：輸出電流設(shè)定在20mA，電阻值在910左右，即：大概電流在20mA左右，公式計算誤差電流維持在±5%以。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娐吩O(shè)計需要準(zhǔn)確測量，經(jīng)確認(rèn)后的電流，保持±1%電阻值誤差，批量中電流精度維持在±3%以。四．芯片測試㈠驅(qū)動IC耐壓需求屏幕驅(qū)動芯片耐壓是很重要的，一般屏幕雖說供電只有5V，可是顯示容變化劇烈，因此而產(chǎn)生的電壓峰峰值〔Vp-p〕遠(yuǎn)比我們想象的要高。開關(guān)電源本身就有峰值電壓，與選擇電源有很大的關(guān)系，但是客戶允許的售價限制我們的電源選擇水平，這里告訴大家開關(guān)電源是其中因數(shù)之一。對減小紋波，屏幕PCB布線也非常關(guān)鍵，這是個很赫手的問題，需要有專門的PCB工程師。屏幕電源分布供電情況，也是重要的因數(shù)。受上述因數(shù)影響，電壓峰峰值〔Vp-p〕計算是復(fù)雜的，從應(yīng)用角度實測，靜態(tài)屏幕通常大約在7-9V之間。掃描屏幕大概在10-13V之間，掃描屏幕電壓峰峰值升高和掃描屏幕開關(guān)速度提高有密切關(guān)系，傳輸速率提升，提高LED開關(guān)速度，同時也提升電壓波動變化率，電壓峰峰值也會提高。前面講過最開場是采用74HC595設(shè)計屏幕，后來發(fā)現(xiàn)耐壓只有9V〔5V低壓工藝〕設(shè)計的74HC595會因此損壞，分析認(rèn)為是電壓峰峰值所致，在屏幕的開展過程中不斷的提高輸出端口的耐壓，徹底的解決了這個問題。這些年有部門公司設(shè)計16通道IC，采用了耐壓9V的設(shè)計，在局部屏幕使用沒有問題〔多是靜態(tài)屏幕〕，可是有些公司的LED屏幕上使用損壞率很高〔大多是掃描屏幕或PCB設(shè)計差異〕，問題源于此。近年來局部公司設(shè)計出網(wǎng)格裝的屏幕，這種長距離細(xì)線徑供電方式，電壓峰峰值〔Vp-p〕尤為突出，局部波峰電壓高達(dá)15V以上，致使多款屏幕驅(qū)動芯片在網(wǎng)格屏幕上，顯露出耐壓缺乏情況。16通道恒流驅(qū)動器還會用到屏幕以外的LED裝飾領(lǐng)域，比方護(hù)欄管等，設(shè)計供電電壓在12V以上，這些設(shè)計電壓峰峰值〔Vp-p〕也會高達(dá)15V左右，甚至更高。因此驅(qū)動芯片輸出端口耐壓是非常重要的參數(shù)。㈡耐壓能力測試既然是重要的參數(shù)，那就給出簡易可行的測試方式。隨機(jī)抽取CYT62726共3pcs芯片，測試芯片其中一個端口，芯片給予正常供電，是關(guān)閉狀態(tài)。CYT62726規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)是耐壓17V，17V是一定能給予客戶保證的耐壓。測試按照一定的步驟，從5V供電不斷的提高到17V，漏電在6nA以，對端口串接的LED做直觀判斷，LED看不到亮度。繼續(xù)增加電壓到24V，IC仍然可以承受，隨著電壓增加端口漏電也隨之增加，超過0.5uA時LED有時機(jī)看到亮度，25V以上IC會損壞。結(jié)果：經(jīng)測試端口加載17V電壓都在10nA以，結(jié)果是滿意的?？捎^察到LED亮度點(diǎn)亮電流在1uA，小于0.5uA電流可視為沒有漏電。紅色數(shù)據(jù)表示到了芯片的極限，工作已經(jīng)不能正常。㈢IC可靠性測試驅(qū)動芯片可靠性測試是復(fù)雜的，也是很重要的，它不僅要對芯片設(shè)計做出分析，還要對封裝載體的可靠度評估，對屏幕驅(qū)動芯片，屬于功率器件發(fā)熱量很大，可靠性測試至關(guān)重要。下面是一般性測試結(jié)果，主要是對封裝的可靠性做出評估。五．LED屏幕控制㈠系統(tǒng)國控制系統(tǒng)開展比擬成熟，主要分兩種方式，一種是基于以太網(wǎng)絡(luò)方式，千兆網(wǎng)卡分發(fā)數(shù)據(jù)，分控制器分配數(shù)據(jù)到LED顯示單元板，應(yīng)該是未來主流應(yīng)用方式。第二種是從顯卡DVI讀取視屏數(shù)據(jù)，壓縮再通過數(shù)據(jù)卡發(fā)送出去，也是網(wǎng)絡(luò)方式，與網(wǎng)絡(luò)區(qū)別在于這里是串行數(shù)據(jù)格式，終端的單元板數(shù)據(jù)分割根本都是一樣。讀取DVI數(shù)據(jù)用的最為普遍，采用信號包復(fù)用技術(shù)同步傳送顯示數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，高效率的灰度分割算法，這里可以同時讀取到幀、行頻同步。主要由兩局部組成：采樣數(shù)據(jù)發(fā)送卡和現(xiàn)場分控器。通過大規(guī)模邏輯及其他組件，實時同步采集計算機(jī)輸出的顯示數(shù)據(jù)，通過高速緩存、格式轉(zhuǎn)換后，由大容量傳輸通道傳送到LED顯示屏現(xiàn)場，最終轉(zhuǎn)換成LED掃描控制信號，在LED顯示屏上實現(xiàn)高清晰的視頻、圖片、文本等節(jié)目容的顯示。從電腦的DVI接口采集高清晰顯示數(shù)據(jù)，輸出差分信號。DVI接口高速輸出的顯示信號是串行灰度的數(shù)據(jù)，24位色數(shù)據(jù)，每個顏色的權(quán)值數(shù)據(jù)為8位，灰度等級為256級。LED顯示屏上的灰度實現(xiàn)，是通過控制每一個LED的點(diǎn)亮?xí)r間PWM來實現(xiàn)的，為了更高效的實現(xiàn)不同的灰度，屏幕每個權(quán)值獨(dú)立顯示的方式，即控制整個屏幕分別顯示1～8個權(quán)值的亮度。整個數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換過程由，通過權(quán)值別離-緩存-分區(qū)提取-數(shù)據(jù)重整等一系列過程，最終得到LED顯示屏的掃描數(shù)據(jù)。LED屏幕灰度燈具按256級灰度(8位)計算，8位權(quán)值數(shù)據(jù)由高到低依次為D7(128權(quán)值)，D6(64權(quán)值)……DO(1權(quán)值)。設(shè)置適宜的輸出顯示屏的串行時鐘。提高并行輸出的RGB數(shù)據(jù)信號組，即可提高顯示屏面積并滿足實際高清顯示效果。對于不同的節(jié)目源、不同的顯示屏體，需要經(jīng)過不同數(shù)值的伽馬校正來獲得更符合人眼視覺的顯示效果〔視敏函數(shù)〕，得到更清晰的圖像。DVI接口送過來的同步視頻信號數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)發(fā)送卡會將數(shù)據(jù)壓縮，借助網(wǎng)絡(luò)成熟芯片發(fā)送。考慮到控制器與LED屏幕的實際距離，采用網(wǎng)線差分或光纖長距離傳輸。LED顯示屏由多個顯示模組組合而成，顯示接口一般由以下幾個信號組成：串行數(shù)據(jù)；多組紅、綠、藍(lán)信號；并行時鐘；并行鎖存；并行使能；行編碼信號(掃描信號)等，一般最多16行掃描。LED顯示屏為實現(xiàn)大面積顯示，屏幕面積一般較大，而顯示屏的控制數(shù)據(jù)一般都是串行傳送，控制線都非常長且容易收到干擾，在大面積情況下可以保證穩(wěn)定傳輸?shù)男盘栴l率有限。如果增加系統(tǒng)的控制面積，一般方法有：1)提高顯示屏控制信號的時鐘頻率，但這種提高是有限的；2)降低刷新頻率，刷新頻率降低必將影響顯示穩(wěn)定度，效果很差；3)多個控制器同時處理，增加掃描控制器必然增加本錢。控制系統(tǒng)設(shè)計是復(fù)雜的，在此不詳細(xì)闡述，對于LED屏幕廠家而言，多是硬件連接。控制系統(tǒng)是由專業(yè)的公司提供，比方：杰賽、靈星雨、德普達(dá)等著名的LED控制系統(tǒng)公司。㈡系統(tǒng)組件系統(tǒng)組件這里作為參考，并非完全都是這些。通常還是滿足客戶的需求，定制工程容等。對于屏幕的類型，視距像素密度有很大的關(guān)系，這里會影響到本錢，材料的選配是價格本錢的主要因數(shù)，還有保修年限等。㈢工期時間僅供參考：依照顯示屏的具體工程量，預(yù)計室外顯示屏工程的全部工期需要45天左右，時間包含采購加工時間約32天并有穿插重疊。安裝現(xiàn)場的勘察〔3天〕：由施工技術(shù)人員到達(dá)工程安裝現(xiàn)場，進(jìn)展現(xiàn)場的實地勘察。確定顯示屏體的安裝位置和環(huán)境；確定安裝控制主機(jī)的機(jī)房位置及環(huán)境；測量控制信號、數(shù)據(jù)信號的實際傳輸距離；設(shè)計傳輸信號線的布線位置。系統(tǒng)布線〔7天〕：施工人員依照技術(shù)人員勘察之后的設(shè)計方案，進(jìn)展通訊線纜的敷設(shè)：清理布設(shè)路線；〔含必要的挖掘、打孔等〕埋設(shè)線管、穿線；安裝線材連接件。屏體框架的制作〔15天〕：施工人員依照構(gòu)造設(shè)計人員提供的設(shè)計圖紙進(jìn)展框架的施工，鋼架的制作；鋼架的安裝；屏體外裝飾材料的施工；屏體部供電系統(tǒng)的引線。屏體的安裝〔5天〕:框架安裝完畢后，進(jìn)展屏體的安裝，箱體的安裝、固定；箱體的連接；信號線的連接；配電箱的安裝；電源線的連接；控制網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)。系統(tǒng)的調(diào)試〔5天〕：供電系統(tǒng)的檢測；顯示系統(tǒng)的檢測、調(diào)試；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的調(diào)試；多媒體系統(tǒng)的調(diào)試。六．LED屏幕的未來本篇著重描述了LED屏幕設(shè)計現(xiàn)狀，為"LED屏幕設(shè)計及開展趨勢〔上〕"篇局部，開展趨勢設(shè)計會在〔下〕篇重點(diǎn)闡述。為了迎合新技術(shù)面世，〔下〕篇會延后幾月發(fā)表，在此先闡述LED屏幕未來主要幾個方向點(diǎn)。㈠控制系統(tǒng)開展控制系統(tǒng)是LED屏幕重要的組成局部，也是技術(shù)核心所在。多年來我國一直占據(jù)主導(dǎo)性的地位，涌現(xiàn)出不少優(yōu)秀的控制系統(tǒng)企業(yè)，為我國LED產(chǎn)業(yè)奠定了堅實的根底?？刂葡到y(tǒng)占據(jù)國際市場主導(dǎo)地位，也與我國意識形態(tài)有關(guān)系，例如國一直不把軟體當(dāng)本錢、利潤計算，銷售只計算控制器硬件本錢，低廉的價格，贏取了市場，國際性的公司不愿意這么勤勞，阻礙了投資興趣和市場準(zhǔn)入。存在的問題也有，利潤直接影響投入熱情。比方創(chuàng)新性不夠，新技術(shù)的擴(kuò)展速度緩慢。還有在控制系統(tǒng)的開發(fā)時，創(chuàng)新沒有很好的和集成電路設(shè)計公司協(xié)作，也是技術(shù)更新緩慢的主要原因。LED屏幕企業(yè)嘗試新品設(shè)計，不是很積極，想設(shè)計成熟一步到位，但是都不愿意何來的成熟呢？特備是大公司要積極的試用新技術(shù)，推出新是未來占據(jù)LED產(chǎn)業(yè)的主要動力?，F(xiàn)在屏幕生產(chǎn)看起來大家都差不多，沒什么創(chuàng)新點(diǎn)，利潤不斷下滑?？刂葡到y(tǒng)開展方面，軟體會更多的替代硬體，提升智能化水平，同時降低硬件設(shè)計本錢。電腦飛速開展本應(yīng)該大幅提升LED屏幕控制水平，但是我們固執(zhí)的消費(fèi)者卻讓他多年沒有改變，這也和控制器設(shè)計者不愿意降低控制系統(tǒng)售價有關(guān)系，軟件化推進(jìn)速度緩慢。系統(tǒng)軟件化是大趨勢，誰能提高系統(tǒng)軟件化速度，誰就能占據(jù)LED屏幕控制的核心領(lǐng)域。但是占據(jù)屏幕控制核心，不等于會給你帶來核心利益，未來必