РадиоКот >Статьи >
О среднем токе замолвите слово (к вопросу о динамической индикации).
Общаясь на форуме, обратил внимание, что многие кототоварищи не понимают почему не рекомендуется подключать 7-ми сегментные светодиодные индикаторы напрямую к МК, что и побудило меняу взять в лапы перо и, не претендуя на полноту изложения материала, попробовать разобраться с данным вопросом.
Изыскания будем проводить на базе Atmega16. На порт РАх - подключены ОА индикаторов, на порт РВх - подключены сегменты индикаторов, но все сказанное справедливо для любой системы с динамической индикацией на светодиодных 7-ми сегментных индикаторах, как с ОА, так и с ОК.
Исходные данные для анализа:
Максимальные токи через выводы МК:
Ток потребления собственно МК:
Теперь давайте посмотрим на рис.1
У нас имеется 3-х разрядный 7-ми сегментный светодиодный индикатор, например KingBright BA56-12GWA (Iv ср=8мкд при Iпр.ср=10 мА) разряды обозначены HL1-HL3, управляемый с помощью МК.
Разберем крайний случай - на всех индикаторах светится "8" (все сегменты включены).
Как видно из рисунка в каждый момент времени t1, t2, t3 через выводы МК Vcc и GND будут протекать суммарные токи IЦПУ+(7*IHLx), где х - номер соответствующего разряда индикатора.
Давайте посмотрим, какой максимальный ток через 1 сегмент можно обеспечить при таком подключении индикатора.
Согласно ДШ (см. выше) максимальный ток через выводы МК Vcc и GND для меги16 составляет 200 мА (что справедливо для большинства МК семейства AVR), вычитаем из него ток потребляемый самим МК 20 мА при F0=8 МГц, остается 180 мА на разряд. Казалось бы, вполне достаточно, чтобы получить нормальную яркость индикатора - 180/7=25,7 мА, а не тут то было. Поскольку общий анод каждого индикатора запитан через вывод МК, то максимальный суммарный ток на 1 разряд индикатора, согласно ДШ, равен 40 мА, или 40/7=5,7 мА на один сегмент, и это тоже вроде бы ничего, но у нас имеется 3 индикатора.
Посмотрим, что при этом происходит.
Как известно, человеческий глаз - прибор довольно инерционный, поэтому мы и не видим смены кадров на экране телевизора, переключения цифр на многоразрядных дисплеях при динамической индикации. Яркость источника света оценивается глазом по интенсивности излучения, которое в свою очередь прямо пропорционально току через сегмент индикатора. Таким образом, опуская ряд математических выкладок, мы имеем полное право утверждать, что средняя яркость сегмента будет пропорциональна среднему (за период повторения) току через сегмент, а он, как известно, для 3-х индикаторов, будет равен 1/3 от тока сегмента во включенном состоянии, для нашей схемы получится около 2 мА на сегмент.
Плюсы схемы:
Простота, не требуются внешние элементы, кроме токоограничительных резисторов.
Минусы:
Не все индикаторы могут обеспечить достаточную яркость при таком среднем токе через сегмент.
Опять же, через выводы МК Vcc и GND одновременно протекают максимально возможные токи, что тоже не есть хорошо.
"Где же выход?" спросите вы.
Выход №1.
Исключить ограничение, связанное с подключением ОА индикатора к выводу МК.
Для это надо поставить транзисторный ключ между МК и индикатором (рис.2).
Транзистор должен обеспечивать Iк макс > 180 мА, подойдет практически любой маломощный транзистор.
При этом через вывод РАх будет протекать Iб, который в h21Э/2 (2-коэффициент тока базы, вводится для гарантированного обеспечения режима насыщения транзистора, обычно 1,5-3) раза меньше чем Iк=IHLx.
Таким образом, можно обеспечить ток через 1 сегмент порядка
(200 мА-20 мА-Iб)/7=25 мА
Средний ток составит около 8,3 мА, при этом яркость будет вполне достаточна для большинства практических применений.
При этом максимальный ток будет протекать только через вывод МК GND, что уже в 2 раза облегчает работу МК по тепловому режиму.
Выход №2.
Для тех, кому и этого мало (девайс будет эксплуатироваться при большой освещенности, ну например в автодевайсе) можно рекомендовать добавить, к предыдущему варианту, между МК и выводами сегментов ULN2003A (7 ключей) или ULN2803A (8 ключей), для тех, у кого задействована десятичная точка (рис.3). Максимальный ток через сегмент при этом можно поднять до 500 мА, и соответственно средний примерно до 167 мА, главное не перестараться и не спалить индикатор.
С выбором транзистора, здесь дело обстоит несколько хуже, но это тема для совсем другого разговора.
p.s. Для тех, кто еще сомневается в том, что средняя яркость, при одном и том же токе через сегмент, при динамической индикации будет в 3 раза ниже чем при статической, прилагается небольшой макетик - один светик включен постоянно, 3 остальных - поочередно переключаются, соберите, загрузите программку и... почувствуйте разницу.
Файлы:
Прошивка МК.
Вопросы, как всегда в Форум.
|
Как вам эта статья?
|
Заработало ли это устройство у вас?
|
|
|
|
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
