CN109377940A - 一种自动匹配段位亮度的led显示字符驱动电路 - Google Patents

一种自动匹配段位亮度的led显示字符驱动电路 Download PDF

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Abstract

一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，通过在公共连接端设置匹配驱动管阵列以对应段位端的选通驱动管阵列，使得被选通的LED显示段位中的每个段位都能形成自动匹配的对管驱动，从而使每段导通发光显示的LED发光亮度一致，其特征在于，包括并列设置的LED发光二极管阵列，并列设置的选通驱动管阵列，以及并列设置的匹配驱动管阵列，所述LED发光二极管阵列被连接在所述选通驱动管阵列与所述匹配驱动管阵列之间，使得所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管具有匹配的对管驱动。

Description

一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路
技术领域
本发明涉及LED发光二极管显示字符技术，特别是一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，通过在公共连接端设置匹配驱动管阵列以对应段位端的选通驱动管阵列，使得被选通的LED显示段位中的每个段位都能形成自动匹配的对管驱动，从而使每段导通发光显示的LED发光亮度一致。
背景技术
发光二极管(LED)显示字符是通过在选中的段位LED发光二极管上加正向电压，使其导通，电流流过LED发光二极管，对应的发光字符段位发光进行显示，这些发光段位的组合就构成了要显示的数字。参见图1，显示出数字8，需要7个LED段位，即整个单元字符块1中的所有段位均导通发光显示。图1中表示了阴极公共连接点2，LED段位或字符笔画3，LED发光二极管4。图2中的LED发光二极管4的接法与图1中的正好相反，采用的是阳极组成阳极公共连接点5。图3中表示了由上侧和右侧共3个LED段位发光所显示出的显示字符为数字7。
图4至图6表示了一个单元字符块中所有的笔画定义，从笔画a到笔画g，共计7个笔画，这7个笔画包括了从0至9需要显示的所有笔画，每一笔画就是一个LED段位，所以也可以说一个单元字符块中具有从LED段位a到LED段位g，共计7个LED段位。
以共阴极显示管应用为例，如图6所示，共阴极显示管的公共端即公共连接点COM连接一个NMOS选通驱动管，该NMOS选通驱动管的源极连接接地端GND，漏极连接公共连接点COM，导通时产生MOS管漏源电压Vds，段位驱动则由集成电路中的PMOS段位驱动电路负责，包括阳极驱动管M1至M7，阳极驱动管M1至M7的漏极以一对一的方式连接各自对应的LED段位，例如，阳极驱动管M1的漏极连接LED段位a的阳极，阳极驱动管M7的漏极连接LED段位g的阳极，阳极驱动管M1至M7的源极均连接电源端V+，阳极驱动管M1至M7的栅极以一对一的方式连接各自对应的阳极驱动控制信号端sa至sg，例如，阳极驱动管M1的栅极连接阳极驱动控制信号端sa，阳极驱动管M7的栅极连接阳极驱动控制信号端sg。在选中的LED字符显示时，LED显示管正在发光段位的LED灯电流会流过COM端选通控制NMOS管，电流流过COM端选通控制NMOS管会在上面产生压降Vds，当显示的段位增加时，电流增大，相应的在COM端选通控制NMOS管上产生的压降Vds也变大。在应用电路电源电压V+保持稳定的情况下，COM端选通控制NMOS管上产生的压降Vds变大，相应的加在LED上的电压变小，从而导致流过须点亮LED段位的电流也发生变化。因此，显示不同数目段位数字时造成流过LED段位电流的不同，导致了显示不同数目段位数字时LED发光亮度在显示数字变换时由于发光亮度不一致而发生闪动。实际应用中，为了适应不同来源LED显示字符的发光效率的不一致，应用中往往还会在显示管选通端COM端串联一个限流电阻。在存在限流电阻的情况下，电阻上的压降也会随着不同数目段位LED字符电流发生变化，造成显示段数不同的LED字符显示亮度差异更加明显。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，通过在公共连接端设置匹配驱动管阵列以对应段位端的选通驱动管阵列，使得被选通的LED显示段位中的每个段位都能形成自动匹配的对管驱动，从而使每段导通发光显示的LED发光亮度一致。
本发明技术方案如下：
一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，其特征在于，包括并列设置的LED发光二极管阵列，并列设置的选通驱动管阵列，以及并列设置的匹配驱动管阵列，所述LED发光二极管阵列被连接在所述选通驱动管阵列与所述匹配驱动管阵列之间，使得所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管具有匹配的对管驱动。
所述选通驱动管阵列为PMOS驱动管阵列，所述匹配驱动管阵列为NMOS驱动管阵列，所述LED发光二极管的阳极连接PMOS管的漏极，所述PMOS管的源极连接电源端，所述LED发光二极管的阴极连接NMOS管的漏极，所述NMOS管的源极连接接地端，所述PMOS管的栅极控制信号和所述NMOS管的栅极控制信号为反相关系。
所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管的阴极均连接到公共连接点。
所述PMOS管的栅极控制信号连接数字译码器的正相信号输出端，所述NMOS管的栅极控制信号连接数字译码器的反相信号输出端。
所述数字译码器的输入端连接显示数据寄存器。
所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管表示显示字符中的一个LED段位。
自动匹配段位亮度是指能够根据发光显示的LED段位数相应地改变导通驱动的对管数目，使得对管数目与进行发光显示的LED段位数目相同。
本发明的技术效果如下：本发明针对现有LED显示管显示不同数字，不同段位数时，存在的亮度显示不一致的问题，提出了一种自动匹配段位的LED显示字符驱动电路，能够使采用LED进行显示的设备在同一个数码管显示段位数不同的数字时保持亮度一致。自动匹配段位的LED显示字符驱动电路具有与LED段位数相同数目的由驱动NMOS管和PMOS管组成的对管，驱动NMOS管和PMOS对管上加信号反相的控制信号，使驱动NMOS管和PMOS对管同时导通或者同时关闭，例如连接信号sa控制的PMOS管的LED段位进行发光显示时，信号sa为“0”控制的PMOS管导通，此时信号为“1”控制的NMOS也导通，当连接信号sa控制的PMOS管的LED段位不进行发光时，信号sa为“1”和信号为“0”控制的NMOS、PMOS都不导通。
自动匹配段位的LED显示字符驱动电路能够根据发光显示的LED段位数相应的改变导通的驱动NMOS、PMOS对管的数目，使得导通的驱动NMOS、PMOS对管的数目与进行发光显示的LED段位数目相同；与发光显示的LED段位数相同数目的导通驱动NMOS、PMOS对管使得所有发光显示的LED段位总的电流平均分配到所有并联连接COM端并且导通的MOS管(对于共阴数码对管应的是NMOS管，对于共阳数码对管应的是PMOS管)，相当于每个进行显示的LED段位的电流流过对应的驱动MOS管，这样所有并联导通的MOS管中每个MOS驱动管上的压降都保持一致，而不会随着显示段位的数目不同而发生变化，从而保证了加在显示LED段位上电压不会随着显示段位数目的变化而变化，这样导通LED段位的电流也保持不变，从而保证了显示亮度的一致，解决了LED显示管显示段位数目不同时存在闪动的问题。
总之，自动匹配段位的LED显示字符驱动电路能够根据发光显示的LED段位相应地增加或匹配导通的驱动NMOS、PMOS对管数目，使每段导通发光显示的LED发光亮度一致，实现了LED段位显示的自动匹配。
附图说明
图1是LED显示字符共阴极电路示意图。图1中所有LED的公共连接点是阴极，选中发光的LED段位接阳极。
图2是LED显示字符共阳极电路示意图。图2中所有LED的公共连接点是阳极，选中发光的LED段位接阴极。
图3是图2显示出“7”这一LED字符的示意图。图3中上侧和右侧共3个LED段位发光显示。
图4是LED字符的笔画定义示意图。图4中的一个字符块包括了从0至9需要显示的所有笔画，共计7个LED段位(从LED段位a到LED段位g)。
图5是显示数字0到9与一个字符块中需要导通LED段位数的对应关系示意图。
图6是现有技术中LED显示字符驱动电路结构示意图。图6中通过LED段位a、LED段位b、LED段位c的LED发光二极管均导通发光显示出数字“7”。如果从LED段位a到LED段位g的LED发光二极管均导通发光则显示出数字“8”。如果显示出数字“1”则只需要从LED段位a到LED段位b的LED发光二极管导通或者说2段位LED导通，而显示出数字“8”则需要7段位LED导通，因此，显示“8”时流过公共端COM的电流是显示“1”时流过公共端COM电流的3.5倍。
图7是实施本发明一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路结构示意图。图7中的二极管阵列共阴极方式，也可以替换为二极管阵列共阳极模式。
附图标记列示如下：1-单元字符块；2-阴极公共连接点；3-LED段位或字符笔画；4-LED发光二极管；5-阳极公共连接点；6-显示字符；7-导通状态LED；8-截止状态LED；9-显示数据寄存器；10-数字译码器(例如七段数字译码器)；11-反相器；a,b,c,d,e,f,g-单元字符块中的LED段位序号或LED发光二极管序号；M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7-阳极驱动管序号；M8,M9,M10,M11,M12,M13,M14-阴极驱动管序号；sa,sb,sc,sd,se,sf,sg-阳极驱动控制信号端序号；-阴极驱动控制信号端序号；V+-电源端；GND-接地端；COM-公共连接点；Vds-MOS管漏源电压；Ga-公共连接端单一共用驱动管栅极。
具体实施方式
下面结合附图(图7并参考其他附图)对本发明进行说明。
图7是实施本发明一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路结构示意图。如图7所示，一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，包括并列设置的LED发光二极管阵列(例如，LED发光二极管a,b,c,d,e,f,g；一个LED发光二极管表示一个单元字符块中的一个LED段位)，并列设置的选通驱动管阵列(例如，阳极驱动管M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7)，以及并列设置的匹配驱动管阵列(例如，阴极驱动管M8,M9,M10,M11,M12,M13)，所述LED发光二极管阵列被连接在所述选通驱动管阵列与所述匹配驱动管阵列之间，使得所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管具有匹配的对管驱动(例如，LED发光二极管a被连接在阳极驱动管M1与阴极驱动管M8之间)。所述选通驱动管阵列为PMOS驱动管阵列，所述匹配驱动管阵列为NMOS驱动管阵列，所述LED发光二极管的阳极连接PMOS管的漏极，所述PMOS管的源极连接电源端V+，所述LED发光二极管的阴极连接NMOS管的漏极，所述NMOS管的源极连接接地端GND，所述PMOS管的栅极控制信号(即分别表示为sa,sb,sc,sd,se,sf,sg的阳极驱动控制信号端及其信号)和所述NMOS管的栅极控制信号(即分别表示为的阴极驱动控制信号端及其信号)为反相关系。
所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管的阴极均连接到公共连接点COM。所述PMOS管的栅极控制信号连接数字译码器的正相信号输出端，所述NMOS管的栅极控制信号连接数字译码器的反相信号输出端(例如，将正相信号引入反相器11中即可输出反相信号)。所述数字译码器10的输入端连接显示数据寄存器9。所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管4表示显示字符中的一个LED段位。自动匹配段位亮度是指能够根据发光显示的LED段位数相应地改变导通驱动的对管数目，使得对管数目与进行发光显示的LED段位数目相同。
采用自动匹配段位的LED显示字符驱动电路对显示数据寄存器9内需要进行显示的信号进行译码，七段数字译码器10将译码得到的信号加到多路LED控制输出驱动对管上，多路LED控制输出驱动对管中的每个对管由NMOS、PMOS管组成，NMOS、PMOS管上加反相的信号，如图7中sa和sa-为反相关系，LED控制输出驱动对管数目与LED段位数数目相同，多路LED控制输出驱动对管连接LED的每个段位控制各个LED段位进行发光显示。本发明具有如下特点：1.根据LED字符显示字段的数目，自动配置数目同等变化驱动能力的MOS驱动对管，从而改善LED字符显示亮度闪动的问题。2.可以自动匹配显示段位数目的LED显示字符驱动电路。本发明也可以这样来理解，将字符选择驱动总线(COM)的单一驱动管分解为能够与7段位驱动管匹配的7个独立驱动管。本发明电路使得任意字符显示时，COM端导通的驱动管数目和段位段对应端导通的驱动管数目一致，从而保证字符在显示任意数字时亮度保持一致。
本发明自动匹配段位的LED显示字符驱动电路不限于应用在七段数码管的场合，在其他多段位显示LED的应用场合，只需要使自动匹配段位的LED显示字符驱动电路的NMOS、PMOS对管数量同显示LED段位数量相同就可以实现LED显示字符段位的自动匹配，使各段位显示LED显示亮度保持一致。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (7)

1.一种自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，其特征在于，包括并列设置的LED发光二极管阵列，并列设置的选通驱动管阵列，以及并列设置的匹配驱动管阵列，所述LED发光二极管阵列被连接在所述选通驱动管阵列与所述匹配驱动管阵列之间，使得所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管具有匹配的对管驱动。
2.根据权利要求1所述的自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，其特征在于，所述选通驱动管阵列为PMOS驱动管阵列，所述匹配驱动管阵列为NMOS驱动管阵列，所述LED发光二极管的阳极连接PMOS管的漏极，所述PMOS管的源极连接电源端，所述LED发光二极管的阴极连接NMOS管的漏极，所述NMOS管的源极连接接地端，所述PMOS管的栅极控制信号和所述NMOS管的栅极控制信号为反相关系。
3.根据权利要求1所述的自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，其特征在于，所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管的阴极均连接到公共连接点。
4.根据权利要求2所述的自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，其特征在于，所述PMOS管的栅极控制信号连接数字译码器的正相信号输出端，所述NMOS管的栅极控制信号连接数字译码器的反相信号输出端。
5.根据权利要求4所述的自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，其特征在于，所述数字译码器的输入端连接显示数据寄存器。
6.根据权利要求1所述的自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，其特征在于，所述LED发光二极管阵列中的每一个LED发光二极管表示显示字符中的一个LED段位。
7.根据权利要求1所述的自动匹配段位亮度的LED显示字符驱动电路，其特征在于，自动匹配段位亮度是指能够根据发光显示的LED段位数相应地改变导通驱动的对管数目，使得对管数目与进行发光显示的LED段位数目相同。
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