[11] 6位共阳大尺寸数码管驱动板:

编号[11]:6位 大尺寸共阳驱动板。

此模组可配套LegoL(CWTNS05)使用。

LegoL(CWTNS05)说明书


说明书PDF版本:通用大尺寸数码管驱动板[11]说明手册V1.0.pdf


概述:

该驱动板使用GN1637/TM1637芯片进行扩展,实现高电压,大电流的驱动能力, 数码管电压支持6-28V,段输入电流能力最大到200mA, 位输出电流能力不小于1.6A。 适用1.5寸以上的数码管,此驱动板可搭载LegoL(CWTNS05)主板构成WIFI时钟。


接口说明

../_images/20221013disp11_副本1.png
接口

标号

符号

名称

说明

A-DP

输出(段)

接数码管段,NPN集电极开路输出

G1-G6

输出(位)

接数码管位,P管开漏输出

VCC_LED

数码管电源正极

驱动数码管的电压,参考后面介绍

GND

数码管电源负极

驱动数码管的电源负极

VCC

驱动芯片电源正极

TM1637供电,3.3V-5V

SDA

驱动芯片数据输入

数据输入,内部有10K上拉电阻

SCL

驱动芯片时钟输入

时钟输入,内部有10K上拉电阻

GND

驱动芯片电源负极

段限流电阻

封装1210,根据数码管供电电压和数码管参数决定


电特性

电气参数

接口标号

符号

名称

极限值

A-DP

输出(段)

200mA

G1-G6

输出(位)

1.6A

VCC_LED

数码管电源正极

6V-28V

VCC

驱动芯片电源正极

3.3V-5.5V


数码管接线方式:

此驱动板为扫描式显示,一般大尺寸数码管都是1位的,所以要把所有的数码管段A-DP都一一对应连接起来。

当配套使用LegoL(CWTNS05)主板时,最多支持6位显示,也可以接4位显示,引脚对应显示内容如下:

../_images/数码管接线示意.jpg
条件:当显示时间23:18:56时

位符号

段符号

对应显示内容

G1

A - G

时高位 2

DP

预留

G2

A - G

时低位 3

DP

时分中间的冒号

G3

A - G

分高位 1

DP

预留

G4

A - G

分低位 8

DP

分秒中间的冒号

G5

A - G

秒高位 5

DP

预留

G6

A - G

秒低位 6

DP

校时状态标志


驱动接口内部原理:

../_images/20221015接口原理图.png

位输出Q1为PMOS管开漏输出,型号AO3401A。

段输出Q2为NPN三极管集电极开路,型号MMBT3904。

VCC_LED电压值要根据所选的数码管参数确定,建议不要高出数码管驱动电压太多。

R1为段限流电阻,需要根据VCC_LED和数码管驱动高电压来计算,可参下方公式:

假设LED驱动电压为Vled,电流为Iled,简化Vce 取值200mV,则有

R1 =(VCC_LED-Vled-0.2V)/Iled

后文有更详细的计算举例。


数码管驱动电压的计算:

LED又名发光二极管,当正向电压超过某一值后,二极管才会真正导通(发光),导通后此电压基本不变,一般称此电压为正向压降,也可叫做LED的工作电压。

不同颜色规格的LED此电压范围不同,具体需要查看数码管的规格书参数。

驱动一个数码管,一般需要知道管脚定义,每一段 LED的串并连方式,单个LED的工作电压V,工作电流I。

串联电压相加,电流不加。 并联电压不加,电流相加。

假设一段中有4个LED串联,则数码管的驱动电压VCC_LED=V*4,驱动电流为I。


参数计算举例:

举例点亮一位红色的3寸共阳数码管。

  1. 确认单个LED电压和电流

    首先查看数码管的规格书如下参数:

    ../_images/20221015光电参数.png

    从上表可以知道单个LED的工作电压为2V,一般用2V计算就可以了,如果想精确计算,就需要查看电流与电压的对应曲线了,如下图:

    ../_images/20221015VI曲线.png

    最然规格书中电流最大可以到20mA以上,但还是建议限制在10mA以下,太高会加速LED光衰,缩短使用寿命,亮度其实也不会提高很多。

    当设定电流为10mA时,可以从曲线查找到电压约为1.9V。 可以确定了单个LED工作电压为1.9V,电流为10mA。


  2. 确认数码管工作电压和电流

    查找规格书中的LED连接图,如下:

    ../_images/20221015数码管连线.png

    从数码管连接图可知,每段是由6个LED串联,所以数码管的驱动电压为6*1.9V=11.4V,选择常用的12V电源比较合适。

    这样确定数码管驱动电压为12V,电流10mA。


  3. 计算段限流电阻

    根据前文公式,电阻R1=(VCC_LED-Vled-0.2V)/Iled =(12-11.4-0.2)V/10mA = 40Ω

    电阻功率 P=I*I*R=0.01*0.01*40 = 4mW

    一般1210电阻功率为500mW,大于4mW, 所以确定限流电阻规格: 1210封装40欧姆。


通过以上查找计算确定,数码管电源接12V,限流电阻选40欧姆(1210)。

提示

  • 一定要确认数码管LED的串并联方式,相同尺寸不同厂家的连线很可能不同。

  • 一定要计算限流电阻的实际功率,选择合适封装,因为驱动板的封装是1210,所以上述例中选用了1210封装,其实也可以选1206,0805封装的,也可以焊接上。


尺寸:

../_images/20221015尺寸.png

示例程序:

参考程序:https://github.com/master-gong/TM1637