Circuitos integrados de controladores LED RGB. Tira LED RGB direccionable y controlador LED WS2811 El controlador rgb led rgb más confiable
Las tiras de LED RGB son cómodas de usar para la iluminación decorativa de vitrinas, interiores de automóviles, letreros... Son fáciles de trabajar, a diferencia de LED simples, porque Los limitadores de corriente ya están instalados, solo aplique el voltaje deseado. La capacidad de cortar en segmentos proporciona opciones de instalación flexibles.
¿Qué pasa si quieres más? ¿Qué sucede si necesita controlar cada diodo individualmente? Puede colocar el MK, pero no todos los microcontroladores por sí solos extraerán muchos diodos de tres colores, puede intentar colocar cada uno. Para tales fines, existen controladores LED especiales, algunos de los cuales están equipados con la capacidad de ser controlados desde un bus común, o pasando secuencialmente a través de los controladores. En algún lugar fueron más allá, y dicho controlador se incorporó directamente en el LED RGB, que necesita un mínimo de tubería externa. Además, dichos diodos conectados en serie se colocaron en la tira de LED y, como resultado, obtuvimos una tira de LED direccionable.
Como puede suponer, el artículo se centrará en el controlador LED RGB - WS2811, que están conectados en serie y controlados a través de una línea de datos de un solo cable. Y una tira de LED direccionable en diodos RGB combinados con dichos controladores.
Como puede ver en la foto, una tira de LED de este tipo consta de muchos LED RGB conectados en serie con controladores WS2811 incorporados (pequeño punto negro en el medio). Desde el flejado, dicho microcircuito, cuando se alimenta con 5V, requiere solo un capacitor de 0.1uF en la entrada de energía, también se recomienda una resistencia de 33 ohmios en la línea de datos, que, aparentemente, el fabricante se perdió.
Todos los diodos se encuentran en serie en la misma línea. Para cambiar su color mostrado y su intensidad, el primer diodo necesita enviar un paquete que contenga un llamado a cada uno de los diodos en la cinta. El primer conductor recibe el paquete completo y lo pasa menos el último paquete, que lo cancela en su cuenta. Del mismo modo, sucede con todos los ensamblajes de controladores LED restantes. El paquete está completo equipo especial RES, que se destaca por un nivel de señal largo y bajo, al recibirlo, todos los diodos aplicarán sus nuevos estados.
Cada paquete consta de 24 bits: 8 bits para cada canal, como resultado, tenemos 255 gradaciones de cada color, o 16 millones de colores. Cada bit contiene un semiciclo positivo y negativo, la codificación cero o uno se realiza por la duración de los semiciclos.
Para trabajar con una tira de LED direccionable, se ensambló un controlador basado en el microcontrolador PIC16F688 y en una placa en blanco universal especialmente preparada (), por lo que no daré un sello.
Tal tira de LED es muy voraz, su medidor con 60 LED como máximo consume más de 2 amperios, por lo que necesita una fuente de alimentación buena y potente. Puedes darle una corriente menor, pero luego arderá con predominio de tonalidades rojas.
El firmware fue escrito a toda prisa. Se implementó el siguiente algoritmo de operación: primero, el paquete completo se coloca en el microcontrolador desde la computadora, y solo después de eso, lo muestra. Debido a la pequeña cantidad de memoria RAM de un microcontrolador débil, fue posible implementar un búfer para solo 60 LED direccionables con controladores WS2811. Debido a la velocidad UART promedio del 38400, la tasa de actualización de la cinta completa es de aproximadamente 50 ms, es decir, La frecuencia de actualización máxima permitida es de 20 fps. Eso me bastó para demostrar la posibilidad de la cinta. Todos los efectos se generan programa especial en una PC, que también fue escrito a toda prisa.
El formato de los comandos enviados al controlador:
El envío se realiza a través de UART a una velocidad de 38400 8N1.
- El primer byte es un espacio (código 32 ASCII int)
- El segundo byte es la longitud del mensaje transmitido (número de LED), de 0 a 60 (transmitido como un byte)
- Además, 3 bytes, en el orden de GRB (verde, rojo, azul), se transmiten los valores PWM para cada LED, comenzando desde el extremo opuesto de la cinta.
El controlador responde al comienzo del intercambio a través del carácter UART ASCII ! , al completar con éxito el envío del paquete ASCII con el carácter b .
Sobre la base de tales tiras de LED, se pueden realizar pequeñas pantallas de video y varias instalaciones.
Actualización al 1 de septiembre de 2015
Para la conveniencia de verificar el diseño, agrego al artículo un firmware con una transfusión pseudoaleatoria secuencial suave autónoma (hasta 60 LED). Si este efecto por sí solo es suficiente, puede simplificar el circuito eliminando cp2102.
La forma más óptima de conectarse a 220V, 12V es usar un estabilizador de corriente, un controlador LED. En el lenguaje del supuesto enemigo se escribe "led driver". Al agregar la potencia deseada a esta solicitud, puede encontrar fácilmente un producto adecuado en Aliexpress o Ebay.
- 1. Características del chino
- 2. Vida útil
- 3. Controlador LED para 220V
- 4. Controlador RGB para 220V
- 5. Módulo de montaje
- 6. Conductor para Lámparas LED
- 7. Fuente de alimentación para tira de led
- 8. Controlador LED de bricolaje
- 9. Bajo voltaje
- 10. Ajuste de brillo
caracteristicas del chino
A muchas personas les gusta comprar en el mercado chino más grande, Aliexpress. Los precios y la variedad son increíbles. El controlador LED se elige con mayor frecuencia debido a su bajo costo y Buen rendimiento.
Pero con la apreciación del dólar, no fue rentable comprar a los chinos, el costo era igual al ruso, mientras que no hay garantía ni posibilidad de cambio. Para la electrónica barata, las características siempre se sobreestiman. Por ejemplo, si se indica una potencia de 50 vatios, en el mejor de los casos es la potencia máxima a corto plazo, y no constante. La clasificación será de 35W - 40W.
Además, ahorran mucho en el relleno para abaratar el precio. En algunos lugares, no hay suficientes elementos que aseguren un funcionamiento estable. Se utilizan los componentes más baratos, con una vida útil corta y de baja calidad, por lo que la tasa de rechazo es relativamente alta. Por regla general, los componentes operan al límite de sus parámetros, sin ningún margen.
Si no se especifica el fabricante, no es necesario que sea responsable de la calidad y no se escribirá una reseña sobre su producto. Y el mismo producto es producido por varias fábricas en diferentes configuraciones. Para buenos productos, se debe indicar la marca, lo que significa que no tiene miedo de ser responsable de la calidad de sus productos.
Una de las mejores es la marca MeanWell, que valora la calidad de sus productos y no produce basura.
Toda la vida
como cualquiera dispositivo electronico El controlador LED tiene una vida útil que depende de las condiciones de funcionamiento. Los LED modernos de marca ya funcionan hasta 50-100 mil horas, por lo que la energía falla antes.
Clasificación:
- bienes de consumo hasta 20.000 horas;
- calidad media hasta 50.000 horas;
- hasta 70.000h fuente de alimentación en componentes japoneses de alta calidad.
Este indicador es importante para calcular el payback a largo plazo. Hay suficientes bienes de consumo para uso doméstico. Aunque el avaro paga dos veces, y en focos y luminarias LED, esto funciona de maravilla.
Controlador LED 220V
Los controladores LED modernos se implementan constructivamente en un controlador PWM, que puede estabilizar muy bien la corriente.
Parámetros principales:
- potencia nominal;
- corriente de funcionamiento;
- número de LED conectados;
- grado de protección contra la humedad y el polvo
- Factor de potencia;
- eficiencia del estabilizador.
Los estuches para uso en exteriores están hechos de metal o plástico resistente a los impactos. Cuando la carcasa es de aluminio, puede actuar como sistema de refrigeración de la electrónica. Esto es especialmente cierto cuando se llena la caja con un compuesto.
La marca a menudo indica cuántos LED se pueden conectar y qué potencia. Este valor no solo puede ser fijo, sino también en forma de rango. Por ejemplo, quizás de 4 a 7 piezas de 1W. depende del diseño circuito eléctrico controlador LED.
Controlador RGB 220V
Los LED RGB de tres colores se diferencian de los de un solo color en que contienen cristales de diferentes colores rojo, azul y verde en un solo paquete. Para controlarlos, cada color debe encenderse por separado. Para las cintas de diodos, se utiliza un controlador RGB y una fuente de alimentación.
Si se indica una potencia de 50W para un LED RGB, entonces este es el total para los 3 colores. Para saber la carga aproximada en cada canal, dividimos 50W por 3, obtenemos unos 17W.
Además de los potentes controladores LED, también hay 1W, 3W, 5W, 10W.
controles remotos control remoto(DU) son de 2 tipos. Con control de infrarrojos, como un televisor. Con radio control, no es necesario dirigir el mando a distancia al receptor de señal.
Módulo de montaje
Si está interesado en un controlador de hielo para ensamblar un foco o lámpara LED con sus propias manos, puede usar el controlador LED sin estuche.
Antes de hacer un controlador de led de 50W con sus propias manos, debe mirar un poco, por ejemplo, hay uno en cada lámpara de diodo. Si tiene una bombilla defectuosa que tiene una falla en los diodos, puede usar el controlador.
Baja tensión
Analizaremos en detalle los tipos de conductores de hielo de bajo voltaje que operan desde voltajes de hasta 40 voltios. Nuestros hermanos chinos en mente ofrecen muchas opciones. Sobre la base de los controladores PWM, se producen estabilizadores de voltaje y estabilizadores de corriente. La principal diferencia es que el módulo con la capacidad de estabilizar la corriente tiene 2-3 reguladores azules en el tablero, en forma de resistencias variables.
Como especificaciones de todo el módulo indican los parámetros PWM del microcircuito en el que está ensamblado. Por ejemplo, el obsoleto pero popular LM2596, según las especificaciones, soporta hasta 3 amperios. Pero sin un disipador de calor, solo puede manejar 1 amperio.
Una versión más moderna con eficiencia mejorada es el controlador PWM XL4015 clasificado en 5A. Con un sistema de refrigeración en miniatura, puede funcionar hasta 2,5 A.
Si tiene LED ultrabrillantes muy potentes, entonces necesita un controlador LED para dispositivos LED. Dos radiadores enfrían el diodo Schottky y el chip XL4015. En esta configuración, es capaz de operar hasta 5A con un voltaje de hasta 35V. Es deseable que no funcione en condiciones extremas, esto aumentará significativamente su confiabilidad y vida útil.
Si tiene una lámpara pequeña o un foco de bolsillo, un regulador de voltaje en miniatura es adecuado para usted, con una corriente de hasta 1,5 A. Tensión de entrada de 5 a 23V, salida hasta 17V.
Control de brillo
Para controlar el brillo del LED, puede usar atenuadores de LED compactos, que han aparecido recientemente. Si su potencia no es suficiente, puede colocar un atenuador más grande. Suelen trabajar en dos rangos para 12V y 24V.
Puede controlarlo mediante un control remoto por infrarrojos o por radio (DU). Cuestan desde 100 rublos por un modelo simple y desde 200 rublos por un modelo con control remoto. Básicamente, estos controles remotos se utilizan para cintas de diodos de 12 V. Pero se puede colocar fácilmente en controlador de bajo voltaje.
La atenuación puede ser analógica en forma de botón giratorio y digital en forma de botones.
Sin embargo, usé componentes más potentes y un chip diferente.
La hoja de datos se puede descargar. La corriente del LED se establece a través de una resistencia de control de detección de corriente. La corriente de salida I es igual a 0,1/Rs. Necesitaba unos 300 mA para cada canal, así que elegí una resistencia de 0,33 ohmios. Para una corriente de 350 mA, seleccione una resistencia de 0,27 ohmios.
Cada canal está controlado por una señal PWM de, por ejemplo, un microcontrolador Arduino (necesitarás soldar los cabezales de pines macho/hembra a la placa).
Puede usar un voltaje de entrada de hasta 30 V y manejar LED de 3 W/10 W/20 W.
Componentes requeridos:
- Condensadores de tantalioC1, C2, C3 : capacitancia 22uF
- D1, D2, D3 ; Diodo Schottky 2A en paquete SMA
- L1, L2, L3 : Choques potentes 68µH, 0.7A
- R1, R2, R3 : resistencias de 0,33 ohmios, paquete 0805.
- 4 X terminales de tornillo, 3,5 mm(disponible en Tayda Electronics)
- 3x Controladores PT4115.
- 1 conector macho de 4 pines + 1 conector macho de 2 pines "papá" o "mamá".
La foto de arriba muestra un controlador completamente ensamblado.
Lista de elementos de radio
| Designación | Tipo | Denominación | Cantidad | Nota | Comercio | mi bloc de notas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1-1C3 | controlador LED | PT4115 | 3 | Al bloc de notas | ||
| D | Diodo Schottky | 2A | 3 | Cualquier | Al bloc de notas | |
| C1-C3 | Condensador | 22 uF | 3 | Cualquier | Al bloc de notas | |
| R1- | Resistor | 0,33 ohmios | 3 | Cualquier | Al bloc de notas | |
| D1 | Inductor | 68 uH | 3 | Cualquiera para corriente 0.7 A | Al bloc de notas | |
| J1 | conector pin | 2 pines | 1 | Al bloc de notas | ||
| j | conector pin | 4 pines | 1 | Al bloc de notas | ||
| JP1-JP3 | Terminal de tornillo | 2 pines | 3 |
En equipos pequeños, hasta reproductores de MP3 y teléfonos móviles, se utilizan cada vez más LED RGB tricolores, y los llamados clústeres RGB se utilizan en diversos equipos de iluminación y accesorios decorativos. Para un control óptimo del brillo y el color, estos dispositivos utilizan controladores especializados, muchos de los cuales están controlados por un controlador externo. Algunos de ellos serán discutidos en este artículo. El autor considera varios chips de controladores de ON Semiconductor, STMicroelectronics y National Semiconductor.
Controlador LED RGB regulado actual CAT4109 (ON Semiconductor)
El chip CAT4109 es un controlador para controlar tres cadenas consecutivas (R, G y B) de LED con estabilización de corriente, instalación separada y atenuación PWM del brillo de estas cadenas de LED. El CAT4109 está empaquetado en un paquete de montaje en superficie SOIC-16 de 11116 pines en miniatura. El propósito de los pines del microcircuito se muestra en la tabla 1, el circuito de conmutación se muestra en la fig. 1, y el diagrama funcional - en la fig. 2.
Arroz. 1. Circuito de conmutación de chips CAT4109
Arroz. 2. Diagrama funcional del chip CAT4109
Tabla 1. Propósito de los pines del chip CAT4109
| Número de salida | Designación | Objetivo |
| "Tierra" de la unidad de potencia |
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| Entradas de control PWM para LED3, LED2 y LED1 |
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| Pines de ajuste de corriente LED3, LED2 y LED1 |
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| No utilizado |
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| Entrada de permiso. Nivel activo - alto |
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| Entrada de tensión de alimentación 3...5,5 V |
Una característica del circuito de conmutación del chip CAT4109 es la ausencia de un estrangulador y un mínimo de detalles de flejado. La tensión de alimentación de CAT4109 está en el rango de 3...5,5 V, y la tensión de alimentación de las cadenas de LED es de 5...25 V.
Cada uno de los tres canales de control de LED consta de una fuente de corriente ajustable y un circuito de ajuste de corriente máxima (consulte la Fig. 2). Común a todos los canales es una fuente de voltaje de referencia (ION) de 1,2 V.
El voltaje de la fuente de alimentación VIN está determinado por cantidad máxima LEDs en cada cadena. La corriente máxima de cada una de las series LED strings puede alcanzar los 175 mA. La corriente de los LED crea una pequeña caída de tensión (0,4 V) en las teclas de salida abiertas del microcircuito. Los valores máximos de las corrientes de las cadenas de LED están establecidos por las resistencias externas R1, R2 y R3 (pines RSET1-RSET3 del microcircuito). La Tabla 2 muestra la dependencia de estos valores en las resistencias de las resistencias de instalación correspondientes R1-R3.
Tabla 2. La dependencia de las corrientes de las cadenas de LED en la resistencia de la resistencia de ajuste correspondiente
| Corriente LED (mA) | Resistencia RSET (kΩ) |
El controlador realiza el control externo del chip CAT4109 a través de las entradas OE (pin 15), PWM1 (pin 5), PWM2 (4) y PWM3 (pin 3). El permiso para encender los LED se realiza mediante un nivel de voltaje alto (≥1,2 V) en la entrada OE (15). Los diagramas de tiempo del chip CAT4109 se muestran en la fig. 3.
Arroz. 3. Diagramas de tiempo del chip CAT4109
El tiempo de transición del microcircuito del modo de apagado (Shutdown) al estado de encendido (TPS) es de 1,4 μs. El apagado de los LEDs en la entrada de habilitación OE se realiza por un nivel bajo (≤0,4 V) en esta entrada con un retardo T P2 = 0,6 µs, y la reactivación es alta con un retardo T P1 = 0,3 µs. Para transferir el IC al modo de apagado, es necesario apoyarlo en el pin. 15 (OE) bajo potencial para 4...8 µs (T PWRDWN). En este modo, el consumo de corriente no supera 1 μA.
Las entradas PWM1 (pin 5), PWM2 (pin 4) y PWM3 (pin 3) se utilizan para ajustar por separado el brillo de las cadenas de LED utilizando el método PWM a un nivel de alto voltaje en la entrada OE (pin 15). Para ajustar en grupo el brillo de todos los LED, puede aplicar una señal desde el controlador PWM a la entrada OE. Para no perturbar el balance de color, la frecuencia de esta señal PWM debe ser un orden de magnitud menor que la frecuencia de la señal PWM en las entradas PWM1-PWM3.
El chip CAT4109 dispone de protección de temperatura con un umbral de 150°C y una histéresis de 20°C, así como protección contra subtensión de la tensión de alimentación con un umbral de 1,8 V.
Controlador LED RGB actual regulado CAT4103 (ON Semiconductor)
El chip CAT4103 también está diseñado para controlar tres cadenas RGB consecutivas de LED con estabilización de corriente, con instalación separada y control de brillo PWM de su brillo. Viene en un paquete SOIC-16. La característica principal de este chip es la capacidad de controlar por separado cada cadena LED individual mediante una interfaz serial. Otra característica del CAT4103 es la capacidad de conectar en cascada múltiples microcircuitos, lo que aumenta la cantidad de LED controlados desde un controlador a través de una interfaz de 4 hilos. El propósito de los pines de este microcircuito se muestra en la tabla 3, el diagrama funcional se muestra en la fig. 4, y el circuito de conmutación está en la fig. 5.
Los canales de control de LED del microcircuito CAT4103 son similares a los canales correspondientes del microcircuito CAT4109, pero el microcircuito CAT4103 tiene una característica importante, cuya esencia es que las señales PWM para controlar el brillo de los LED se forman en el propio microcircuito. de las señales del controlador. Para hacer esto, se introduce una RAM de tres bits en el microcircuito (ver Fig. 4), que consta de tres disparadores de pestillo (un registro de "latch" de 3 bits) y un registro de desplazamiento de 3 bits. El registro de desplazamiento en sí proporciona la conversión del código de serie de la señal de datos de entrada en uno paralelo, que se almacena en el registro de "latch".
Arroz. 4. Diagrama funcional del chip CAT4103
Arroz. 5. Circuito de conmutación de chips CAT4103
Tabla 3. Propósito de los pines del chip CAT4103
| Número de salida | Designación | Objetivo |
| Entrada de señal de supresión. Nivel activo - alto |
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| Entrada de bloqueo de datos |
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| Entrada de datos |
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| Entrada de reloj (frecuencia hasta 25 MHz) |
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| Terminales para conectar las resistencias de ajuste de corriente LED3, LED2 y LED1 |
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| Cables para conectar cátodos LED3, LED2 y LED1 |
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| Salida de reloj (frecuencia hasta 25 MHz) |
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| salida de datos |
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| Salida de bloqueo de datos |
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| Salida de señal de supresión |
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| Entrada de tensión de alimentación |
Se utilizan cuatro amplificadores de búfer y un flip-flop de retardo (flip-flop D) para impulsar el siguiente IC en cascada.
Aquí hay una descripción de las salidas del CAT4103 MS, a través del cual se conectan el controlador de control y el siguiente microcircuito cuando están en cascada.
El pin 4 (SIN) es la entrada de datos en serie.
Pin 5 (CIN): entrada de pulsos de reloj con una frecuencia de hasta 25 MHz. Esta entrada dinámica se activa en el borde del pulso del reloj (transición de log. "0" a log. "1"). En este caso, el nivel lógico de la entrada SIN se escribe en el registro de desplazamiento.
Pin 3 (LIN) - entrada del comando de almacenamiento de datos. Cuando la señal pasa del registro. "0" para iniciar sesión. "1" en esta entrada, los estados de los activadores del registro de desplazamiento se escriben en el registro de "latch", donde se almacenan hasta que el siguiente flanco positivo del siguiente pulso llega a la entrada LIN.
Pines 13 (SOUT), 12 (COUT) y 14 (LOUT): salidas de las señales de interfaz correspondientes al siguiente chip CAT4103 cuando se conectan en cascada. En este caso, la señal en la salida SOUT se cambia (reloj) por un corte de pulso de reloj (transición de señal de log. "1" a log. "0").
Pin 2 (BIN): la entrada se usa para apagar todos los LED, pero no afecta el contenido del registro de "cierre". Los LED se apagan con un nivel alto (log. "1") en la entrada BIN.
Pin 15 (BOUT): salida de señal de supresión al siguiente chip CAT4103 cuando se conecta en cascada.
Las dependencias de las corrientes de las cadenas de LED en las resistencias de las resistencias de la instalación del microcircuito CAT4103 son similares a las dependencias correspondientes discutidas anteriormente para el IC CAT4109. Además, el CAT4103 cuenta con las mismas protecciones que el CAT4109.
Controlador RGB de 24 canales STP24DP05 (STMicroelectronics)
El STP24DP05 es uno de la familia de circuitos integrados de controlador Power Logic (STP), diseñado específicamente para controlar pantallas de información a color en LED RGB discretos.
La base del STP24DP05 MS, como todos los controladores de esta familia, son el registro de desplazamiento y el registro de "latch", al igual que el chip CAT4109 mencionado anteriormente. El STP24DP05 tiene tres registros de desplazamiento y tres pestillos, uno para cada color de LED (R, G y B).
En total, el STP24DP05 contiene 24 canales de control LED, que se dividen en tres puertos de interfaz (R, G, B) con 8 canales cada uno. Es decir, el chip STP24DP05 consta de tres controladores monocromáticos convencionales de 8 canales integrados en un paquete TQFP48 de tamaño pequeño de 7x7 mm y complementado con circuitos para diagnosticar cortes de carga y cortocircuitos de salida con caja y fuente de alimentación. Las alarmas sobre la detección de accidentes se envían al controlador de control en forma de códigos de error especiales a través de la interfaz serial.
Un chip STP24DP05 controla ocho tríadas de LED RGB o grupos de tríadas de pantalla LED a color. El voltaje de suministro del microcircuito está dentro de 3 ... 5.5 V, y el voltaje de suministro de las cadenas de LED se puede seleccionar hasta 20 V, dependiendo de la cantidad de LED en las cadenas. Corriente de salida (corriente de cada cadena LED) 5...80 mA.
El diagrama funcional del chip STP24DP05 se muestra en la fig. 6, un circuito en cascada para encender N microcircuitos de este tipo, en la fig. 7, y el propósito de las conclusiones se da en la tabla 4.
Arroz. 6. Diagrama funcional del chip STP24DP05
Arroz. 7. Circuito en cascada para encender microcircuitos STP24DP05
Tabla 4. Asignación de pines STP24DP05
| Número de salida | Designación | Objetivo |
| 1, 7, 12, 25, 30, 36 | ||
| Entrada de datos en serie |
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| Salida de datos en serie |
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| Entrada de reloj |
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| Entrada de captura y retención de datos |
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| Entrada de habilitación del modo de detección de errores |
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| 13, 16, 19, 22, 39, 42, 45, 48 | Salidas de controlador LED rojo de 8 canales |
|
| Bandera de alta temperatura (salida de drenaje abierto) |
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| Indicador de error (salida de drenaje abierto) |
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| Entrada de retardo gradual |
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| 15, 17, 20, 23, 37, 40, 43, 46 | Salidas de controlador LED azul de 8 canales |
|
| Habilitar entradas para salidas B1-B8, G1-G8, R1-R8 (activa - baja) |
||
| Entradas de ajuste de corriente para las salidas R1-R8, G1-G8, B1-B8 |
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| 14, 18, 21, 24, 38, 41, 44, 47 | Salidas de controlador LED verde de 8 canales (G) |
|
| Entradas de secuencia señales R, G y B en el código de la señal de entrada (ver tabla 8) |
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| Tensión de alimentación |
Como se indicó anteriormente, la base del chip STP24DP05 para controlar las interfaces RGB de 8 canales es un registro de desplazamiento de datos RGB de 8x3 (8 bits por 3 bits), que convierte el código de serie de la señal de entrada en la entrada SDI en tres de 8 bits. códigos paralelos. Estos códigos se almacenan en un latch de datos RGB de 24 bits (8x3). Cada una de las etapas de salida del microcircuito (hay 24 en total, ocho para cada color) es un estabilizador de corriente (fuente). Además, para cada color existe un circuito de resolución y un detector de roturas y cortocircuitos de las líneas de salida. Comunes a todos los canales son los circuitos de lógica de control, protección térmica y protección contra subtensión. Las etapas intermedias se instalan en los pines 2, 3, 4, 32, 33 y 34.
Considere algunas de las características del chip STP24DP05. La frecuencia de reloj de este chip puede alcanzar los 25 MHz. La corriente del LED se programa por separado para cada color mediante tres resistencias externas que se conectan al pin. 26, 27 y 28.
La dependencia de las corrientes de LED, así como el umbral del detector de rotura de línea de salida (líneas de LED) de la resistencia de la resistencia de ajuste correspondiente, se muestra en la Tabla 5.
Tabla 5. Dependencia de las corrientes LED y el umbral del detector de rotura de línea de salida de la resistencia de la resistencia de ajuste correspondiente
| Corriente LED especificada, mA | SIGUIENTE, Ohm | Umbral detector de rotura, mA |
Cuando en la entrada LEDM (pin 3) nivel alto, el registro latch captura los datos que pasan a través del registro de desplazamiento. Cuando esta entrada tiene un potencial bajo, el registro de "latch" los retiene (almacena).
Nivel bajo en las entradas OE-RDM (pin 34), OE-G (pin 33) y OE-B (pin 32) permite el paso de datos desde el registro de "latch" a las etapas de salida del microcircuito, y alta bloquea la salida etapas
Como es sabido, el mayor consumo de corriente de la fuente de alimentación en cualquier circuito de conmutación se produce durante los transitorios en el momento de la conmutación. Para facilitar los modos de corriente y térmicos del microcircuito mientras se encienden simultáneamente todos los LED, así como para reducir el nivel de ondulación, se proporciona un retraso canal por canal (retraso gradual) para encender los LED, que no se nota al ojo Se lleva a cabo aplicando al nivel de registro DG de entrada (vyv. 9). "0". El tiempo de retardo de encendido de las etapas de salida se proporciona en la Tabla 6.
Tabla 6 0 - registro. 1 en las entradas de habilitación según el nivel lógico en la entrada Retardo gradual
| Nivel lógico en la entrada GD | Retardo de operación (ns) en registro de diferencias. "0" - registro. "1" en las entradas OExx |
|||||||
| R1, G1, B1 | R2, G2, B2 | R3, G3, B3 | R4, G4, B4 | R5, G5, B5 | R6, G6, B6 | R7, G7, B7 | R8, G8, B8 |
|
La señal de datos del chip STP24DP05 (entrada y salida en los pines 2 y 35) contiene un flujo de señales RGB entrelazadas con frecuencia de reloj, cuya secuencia es definida por los niveles lógicos en las entradas DF0 y DF1 (ver Tabla 7).
Tabla 7. Configuración de la secuencia de señales R, G y B en el código de señales de entrada y salida
El cambio del modo de funcionamiento al modo de detección de errores se realiza aplicando un potencial bajo a la entrada DM (pin 5) o más de 1 μs a la entrada OE-RDM (pin 34). Después de eso, dentro de 24 ciclos, llega un código de error al bus de datos de salida.
La interfaz del chip STP24DP05 tiene dos banderas: TF (pin 29) - la bandera de sobretemperatura y EF (pin 8) - la bandera de error. Ambas salidas son de drenaje abierto, por lo que se conecta una resistencia pull-up de 10 kΩ entre cada una de estas salidas y la fuente de alimentación. Cuando ocurre una emergencia, la llave interna del microcircuito cierra la salida correspondiente (29 u 8) a tierra. El nivel de registro obtenido de esta manera. "0" señala una alarma al controlador externo. Si, en lugar de resistencias pull-up, se conectan LED a las salidas (a través de resistencias limitadoras), se realiza una indicación visual de una emergencia.
Controlador LED RGB Quad I2C LP55281 (National Semiconductor)
El LP55281 es un controlador de retroiluminación RGB dedicado para pantallas LCD de tamaño pequeño. Proporciona un ajuste separado del brillo del brillo y el tono de color para cada uno de los cuatro LED RGB desde un controlador externo a través de una interfaz serial estándar I 2 C o SPI. La principal aplicación del chip LP55281 son los teléfonos celulares, comunicadores y reproductores de MP3.
El LP55281 incluye cuatro canales PWM para controlar el brillo y el color de los LED RGB, un canal de reloj de audio para el LED de fondo, así como un convertidor de impulso incorporado, interfaces I 2 C y SPI. Además, el LP55281 proporciona una prueba de rotura de LED en serie. Los principales parámetros del microcircuito se muestran en la Tabla 8.
T Tabla 8. Parámetros básicos del chip LP55281
| Parámetro | Significado |
| Tensión de alimentación | |
| Número de líneas de control | |
| Encendido de los LED | Paralelo |
| Desviación de corriente de salida canales adyacentes | |
| Tensión máxima de salida | |
| tipo de impulso | Inductivo |
| Voltaje de salida del convertidor | Ajustable |
| eficiencia del convertidor | |
| Consumo actual | |
| Frecuencia de trabajo del inversor | |
| Método de regulación | |
| Corriente LED máxima (total) | |
| Rango de temperatura de funcionamiento |
El microcircuito se fabrica en paquetes MicroSMD en miniatura de 3x3x0,6 mm de tamaño y Micro SMDxt (3x3x0,65 mm) con 36 bolas de paso de 0,5 mm. El pinout del chip LP55281 se muestra en la fig. 8, y el propósito de las conclusiones se resume en la tabla 9.
Arroz. 8. Configuración de pines LP55281
Tabla 9. Propósito de los pines del chip LP55281
| Número de salida | Designación | Objetivo |
| Salida de llave del convertidor CC/CC al inductor |
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| Entrada comentario Convertidor CC/CC |
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| LED azul salida 3 |
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| Salida a LED R1 |
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| Salida a LED G1 |
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| Salida a LED B1 |
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| Salida a LED R3 |
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| Salida a LED G3 |
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| Seleccionar MS esclava (SPI) o línea de datos de bus (entrada/salida) I 2 C |
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| Entrada de la resistencia de ajuste de corriente de polarización del controlador RGB |
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| Entrada de sincronización de audio 2 |
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| Entrada serial de bus SPI o entrada de selección de dirección de bus I 2 C |
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| Salida de código serial de datos de bus SPI |
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| Salida a rojo (R) LED R2 |
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| Entrada de reinicio asíncrono (activo bajo) |
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| Salida a rojo (R) LED R4 |
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| Tensión de alimentación |
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| Tensión de alimentación para etapas de entrada y salida |
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| Entrada de reloj para interfaces SPI y I2C |
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| Salida a LED G2 |
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| Salida LED de sincronización de audio |
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| Salida a LED G4 |
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| Entrada de sincronización de audio 1 |
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| Resistencia que establece la frecuencia del generador. |
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| Entrada de selección de interfaz (log. "1" - SPI, log. "0" - I 2 C) |
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| Salida a LED B2 |
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| Salida a LED B4 |
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| "Tierra" de la parte analógica |
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| Salida de tensión de referencia |
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| Salida de la fuente de alimentación interna de la parte analógica 2,8 V |
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| Entrada de tensión de alimentación |
El diagrama funcional y el circuito de conmutación del chip LP55281 se muestran en la fig. 9.
Arroz. 9. Diagrama funcional y circuito de conmutación del chip LP55281
El microcircuito contiene un convertidor elevador (boost) con una tecla de salida incorporada en un transistor MOSFET, que puede operar a una frecuencia de conversión de hasta 2 MHz. El estrangulador LBOOST externo para esta frecuencia de conversión debe tener una inductancia de 4,7 µH, y para una frecuencia de conversión de 1 MHz debe tener el doble (aproximadamente 10 µH). Se debe utilizar un diodo externo D1 con una baja caída de tensión directa como rectificador de conmutación (son adecuados los diodos Schottky con una corriente máxima de al menos 1 A). El voltaje de salida del convertidor está configurado de forma predeterminada en 5 V, pero se puede cambiar mediante programación a través del bus de control de 4 a 5,3 V en pasos de 0,15 V.
El microcircuito y, por lo tanto, los LED, están controlados por un controlador externo. No es necesario en absoluto que este control se lleve a cabo en los siete conductores, como se muestra en la Fig. 9. Así, por ejemplo, la entrada de selección de interfaz IF_SEL (pin 2B) se puede conectar directamente a tierra o al positivo de una fuente de alimentación. En el primer caso se habilita la interfaz bus I 2 C y en el segundo SPI. En cualquier caso, el chip LP55281 se utiliza como dispositivo esclavo. Como sabe, la interfaz de bus I 2 C es de dos hilos (línea de reloj SCL y línea de datos SDA), y la interfaz de bus SPI es de cuatro hilos (SS - entrada de selección de esclavo, SCK - entrada de reloj, SI - entrada de datos y SO - salida de datos).
Al usar el bus I 2 C en el dispositivo, la salida SO (pin 4B) permanecerá desconectada.
Al mismo tiempo, la entrada SI / A0 (pin 4C) se puede conectar a "tierra", eligiendo la dirección del microcircuito 4Ch, o al más de la fuente de alimentación, lo que garantiza la elección de la dirección 4Dh.
Etapas de salida, que son estabilizadores PWM ajustables (fuentes o generadores) de corriente, a cuyas salidas, además de los LED, se conecta un multiplexor. En el momento de bloquear las etapas de salida, proporciona una conmutación periódica alterna a la entrada del ADC de los niveles de señal de las salidas del microcircuito.
En operación normal estos niveles son altos, y en caso de rotura de uno de los LED o avería de la etapa de salida, el voltaje en la salida del multiplexor caerá, lo que indicará un mal funcionamiento. El voltaje de la salida del multiplexor se digitaliza en el ADC y se alimenta a través del bus de control (I 2 C o SPI) a un controlador externo.
El LP55281 tiene un canal incorporado llamado canal de sincronización de audio. se usa en celulares, reproductores de MP3, etc. como un canal de "música en color", proporcionando luces LED parpadeantes al ritmo del tono de llamada o la melodía que se está reproduciendo. Este canal tiene dos entradas (out. 2D y 4D), las cuales se alimentan con señales o una señal estéreo, hasta 1.6 V. Se mezclan, luego se digitaliza la señal total, pasa por el circuito AGC y un detector de pico digital. Después de eso, la señal digital se vuelve a convertir en analógica. La señal analógica recibida controla la etapa de salida (fuente de corriente) y, por lo tanto, el brillo del LED de fondo.
Literatura y fuentes de Internet
1. www.MonolithicPower.com - sitio web de Monolithic Power Systems.
2.STMicroelectrónica. STP24DP05. Controlador disipador de LED de corriente constante de 24 bits con detección de errores de salida. Primer lanzamiento. 2008.
3. www.st.com - sitio web de STMicroelectronics.
4. Semiconductor Nacional. LP55281. Controlador RGB cuádruple. descripción general. junio de 2007
5. www.national.com: sitio web de la Corporación Nacional de Semiconductores.