大功率數(shù)碼管驅(qū)動電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要：對大功率數(shù)碼管(LED)的功耗進(jìn)行了分析和計(jì)算，指出大功率LED不能簡單地用七段譯碼器進(jìn)行驅(qū)動，而必須進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。以5英寸數(shù)碼管為例，對其譯碼驅(qū)動電路進(jìn)行了對比研究，指出在各種驅(qū)動電路中，基于數(shù)字芯片MC1413的驅(qū)動電路是最優(yōu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性和所提出方法的可行性。
關(guān)鍵詞：大功率數(shù)碼管；驅(qū)動電路；MC1413；優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言
數(shù)字系統(tǒng)大多需要進(jìn)行數(shù)碼顯示，而顯示器是進(jìn)行數(shù)碼顯示不可或缺的組成部分。各種節(jié)日慶典、文娛等戶外大型活動中，經(jīng)常采用大功率數(shù)碼進(jìn)行顯示器。然而，大功率數(shù)碼管驅(qū)動困難，系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性和抗干擾能力較差。同時(shí)，系統(tǒng)的過壓、過流和瞬間掉電保持需進(jìn)行專門的電路設(shè)計(jì)，而使系統(tǒng)更加復(fù)雜，也降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而大大限制了數(shù)碼管的廣泛應(yīng)用。本文針對大功率數(shù)碼管的驅(qū)動問題，以5英寸數(shù)碼管為例，對其功耗進(jìn)行了分析和計(jì)算，設(shè)計(jì)了各種譯碼驅(qū)動電路并進(jìn)行了對比研究，對驅(qū)動電路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)行了樣機(jī)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性和所提出方法的可行性。

1 數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動電路
1．1 典型的譯碼驅(qū)動電路
數(shù)碼管按照其工作原理的不同有共陰和共陽兩種，對應(yīng)共陰和共陽兩種常用的譯碼器，而對于高壓大電流數(shù)碼管的驅(qū)動，由于常用的譯碼器無法滿足其驅(qū)動要求，因此，一般采用共陽數(shù)碼管并采用對應(yīng)的共陽譯碼器驅(qū)動，例如常用的74247譯碼器，其驅(qū)動電路如圖1所示。

其中VCC接芯片系統(tǒng)電源(一般為+5 V)，VDD另接獨(dú)立的高電壓大電流電源，例如，對于5英寸數(shù)碼管，其驅(qū)動電壓大約為15 V。該電路從原理上來看是正確的，但是穩(wěn)定性極差，特別是長期連續(xù)工作時(shí)性能更不穩(wěn)定，原因在于譯碼器74247無法滿足大功率數(shù)碼管的驅(qū)動要求。