led-matrix mit high-side-drivern ansteuern

T

Tom Naxos

Guest
hi,

in einer applikation moechte ich eine unzahl (100-200) von LEDs ansteuern.
Diese sind aus technischen gruenden in einer matrix (z.Z. 20x8) angeschlossen,
die anoden spaltenweise und die kathoden zeilenweise arrangiert. Also muss
mit zeitmultiplexing gearbeitet werden. Damit die LEDs eine anstaendige
helligkeit haben, moechte ich sie mit "volllast" fahren, das sind 150mA
(wenn die nicht laenger also 500us an sind). (Ich hab ausprobiert: 100mA sind
noch zu dunkel)

Mein schaltungsentwurd sieht nun vor, dass an den zeilen (kathoden)
npn-transistoren in emitter-schaltung angeschlossen werden, und an den
spalten (anoden) entsprechend pnp-transistoren. Den NPN-Teil kann man wohl
einfachst und preiswert mit line-drivern wie etwa ULN2803 erledigen (der
bietet 8 kanäle ŕ 50V und 500mA).

Frage 1: Wie ist der PNP-Teil aufzubauen? Ist es wirklich noetig, dort jetzt
8 stueck leistungstransistoren (etwa aus der TIP-reihe) nebeneinander zu
loeten? Gibt es da integrierte loesungen (entsprechend dem ULN2803)?

Frage 2: Ich bin sicher nicht der erste, der an das genannte problem stoesst.
Wie baut der rest der welt multiplex-schaltungen? Gibt es (preisakzeptable,
im einzelhandel erhaeltliche) integrierte loesungen?

dank im vorraus!

gruesse aus dem regnerischen norden, tom
 
Tom Naxos schrieb:

hi,

in einer applikation moechte ich eine unzahl (100-200) von LEDs ansteuern.
Diese sind aus technischen gruenden in einer matrix (z.Z. 20x8) angeschlossen,
die anoden spaltenweise und die kathoden zeilenweise arrangiert. Also muss
mit zeitmultiplexing gearbeitet werden. Damit die LEDs eine anstaendige
helligkeit haben, moechte ich sie mit "volllast" fahren, das sind 150mA
(wenn die nicht laenger also 500us an sind). (Ich hab ausprobiert: 100mA sind
noch zu dunkel)

Mein schaltungsentwurd sieht nun vor, dass an den zeilen (kathoden)
npn-transistoren in emitter-schaltung angeschlossen werden, und an den
spalten (anoden) entsprechend pnp-transistoren. Den NPN-Teil kann man wohl
einfachst und preiswert mit line-drivern wie etwa ULN2803 erledigen (der
bietet 8 kanäle ŕ 50V und 500mA).

Frage 1: Wie ist der PNP-Teil aufzubauen? Ist es wirklich noetig, dort jetzt
8 stueck leistungstransistoren (etwa aus der TIP-reihe) nebeneinander zu
loeten? Gibt es da integrierte loesungen (entsprechend dem ULN2803)?

Frage 2: Ich bin sicher nicht der erste, der an das genannte problem stoesst.
Wie baut der rest der welt multiplex-schaltungen? Gibt es (preisakzeptable,
im einzelhandel erhaeltliche) integrierte loesungen?
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Wenn ich das recht verstehe hat eine Zeile 20 LEDs und eine Spalte 8
LEDs. Du versuchst einen 1:8 Multiplex, das heißt es ist immer genau
eine Zeile aktiv. Du willst die LED's mit im Mittel etwa 20mA ansteuern,
daher die 150mA Impulsstrom. Wenn also alle LEDs einer Zeile leuchten
sollen, dann muß ein Zeilentreiber 3A Strom verkraften, allerdings nur
jeweils 1/8 der Zeit.

Jetzt zu Deinen Fragen.

Integrierte High-Side Treiber für solche Ströme existieren, sind aber
nicht unbedingt besonders billig oder besonders leicht zu kriegen. Die
Verwendung von diskreten Transistoren ist wahrscheinlich günstiger.
Wegen der 1/8 Aktivzeit kann man in der Regel auf extra Kühlung verzichten.

Es gibt integrierte Multiplexschaltungen für LEDs, z.B. von Maxim, aber
für besonders helle Anzeigen (wie bei Dir) ist man auf eigene
Schaltungen angewiesen. Du solltest auch den Gesamtstromverbrauch und
damit die Heizleistung im Auge behalten. Da der Strom mehr oder weniger
fix ist bedeutet das, daß Du vielleicht die Betriebsspannung optimieren
solltest. Das bedeutet daß die Treiberschaltung mit möglichst wenig
Verlusten arbeiten soll, und das wiederum bedeutet daß Du den
Spannungsabfall an den Treibertransistoren minimieren solltest. Der
ULN2803 ist da wegen seiner Darlingtonschaltung nicht optimal. Mit
Einzeltransistoren fährt man u.U. besser, und auch nicht unbedingt
teurer (Transistoren sind billig).

Ebenfalls eine Rolle spielt natürlich die Datenquelle. Irgendwer muß das
Multiplexen erledigen, z.B ein Prozessor oder FPGA oder so, das hängt
von Deinem Umfeld ab.

Ich habe einmal spaßeshalber versucht, eine solche Matrix mit 3.3V zu
betreiben, was angesichts von bis zu 2.7V LED-Spannung schon recht
ambitioniert ist. Ich habe gefunden daß ich als Low-Driver eine
Konstantstromquelle gebraucht habe, sonst hatte ich zu wenig Kontrolle
über den LED-Strom. High-Side und Low-Side habe ich deswegen mit
diskreten Transistoren aufgebaut. Ich muß allerdings sagen daß ich nicht
bis 150mA pro Spalte gegangen bin. Bei solchen Strömen ist 3.3V
möglicherweise nicht mehr realistisch. Your mileage may vary.

--
Cheers
Stefan
 
Hallo Tom,

Das geht auch mit FETs. Wenn sich die 150mA auf den jeweiligen Bus und nicht
einzelne LED beziehen, geht es vielleicht mit BSS123 gegen Masse und BSS84 an
Versorgung. Gepulst koennen die noch mehr als 150mA, steht im Datenblatt.
Parallelschalten geht auch, und sie kosten meist unter 10 Cents.

Im Gegensatz zu Bipolartransistoren brauchen die FETs ausser bei schnellem
Schalten keine Ansteuerleistung. Vorsicht mit langen Draehten, sonst schwingt's.
Im Notfall tut es ein Widerstand in Serie zum Gate bzw ein C von da nach Masse.

Regards, Joerg
http://www.analogconsultants.com
 
Tom Naxos <tomnaxos11@gmx.net> schrieb im Beitrag <732312d8.0405071229.1bde8b52@posting.google.com>...
in einer applikation moechte ich eine unzahl (100-200) von LEDs ansteuern.
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Siehe de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Kapitel F.8.1. Laufschrift
Nimm 8-fachen Strom (also 160mA statt 20mA), TPIC6B595 fuer NPN-Seite,
und Decoder (74HC138) und PNP-Einzel-Darlington-Transistoren (muessen
20*160mA=3.2A aushalten, wenn auch bloss 1/8tel der Zeit, daher tut
es eh kein IC dort) fuer PNP-Seite. Darlington weil 1/10tel des Strom
der bei normalen Transistoren zur Saettigung in die Basis reinfliessen
muesste 320mA waeren, die ein 74HC138 nicht schafft (man koennte auch
dort einen TPIC6B595 nehmen, aber wozu wenn sowieso nur eine Zeile zu
einer Zeit AN sein darf). Das Netzteil muss 3.2A liefern koennen.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
 
"MaWin" <me@privacy.net> wrote in
news:01c434d4$c4d63420$0100007f@amdk6-300:

Ahh, MaWin ist zurück. Hatte seine trockenen Kommentare schon vermisst.
:)

M.
--
Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.
 
tomnaxos11@gmx.net (Tom Naxos) wrote in message news:<732312d8.0405071229.1bde8b52@posting.google.com>...
hi,

in einer applikation moechte ich eine unzahl (100-200) von LEDs ansteuern.
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ok, kollegen. Danke fuer die antworten. Meine schaltung funktioniert
soweit (im probebetrieb erstmal: die "dicken" PNP-transistoren sind
vorerst als mehrere parallelgeschaltete TUP realisiert...). Aber es
gibt ein neues problem:

Wenn ich normale rote LEDs ansteuere (lowcurrent, oder noch
normalere ;) ), laeuft alles prima. Wenn ich aber solche Kingbright
TA07/TA20-Module (7x5 LEDs pro panel) ansteuere, aendern die ihre farbe
richtung orange/beige/weisslich, und zwar obwohl ich die maximal
erlaubten 150mA auf 100usec einhalte. Die standard-Leds halten ihre
schicke blutrote farbe sogar dann, wenn ich (schelm) den vorwiderstand
ganz rausnehme. Aber die 7x5-Module aendern laegst vorher ihre farb-
gebung. Ist das normal? [Anm: ich habe mehrere module desselben typs
versucht: ueberall ist der effekt derselbe].

Und zum schluss haett ich noch gern gewusst, wo ich roetlich-klares
plexiglas organisieren kann, welches ich zur kontraststeigerung vor
die panele/LEDs montieren koennte.

gruss, tom
 
Am Fri, 07 May 2004 22:14:26 GMT hat Joerg
<notthisjoergsch@removethispacbell.net> geschrieben:

Hallo Tom,

Das geht auch mit FETs. Wenn sich die 150mA auf den jeweiligen Bus und
nicht
einzelne LED beziehen, geht es vielleicht mit BSS123 gegen Masse und
BSS84 an
Versorgung. Gepulst koennen die noch mehr als 150mA, steht im Datenblatt.
Parallelschalten geht auch, und sie kosten meist unter 10 Cents.
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Aber diese Klein FETs (mehrere Ohm RDS_on) sind ja nicht die einzigen die
es gibt, zur Not BUZxxx oder etwas von IR oder Zetex. Da gibt es kleiner
0,1 Ohm im SOT23 Gehäuse.

Im Gegensatz zu Bipolartransistoren brauchen die FETs ausser bei
schnellem
Schalten keine Ansteuerleistung. Vorsicht mit langen Draehten, sonst
schwingt's.
Im Notfall tut es ein Widerstand in Serie zum Gate bzw ein C von da nach
Masse.

Regards, Joerg
http://www.analogconsultants.com
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--
Martin
 
Tom Naxos schrieb:
Wenn ich normale rote LEDs ansteuere (lowcurrent, oder noch
normalere ;) ), laeuft alles prima. Wenn ich aber solche Kingbright
TA07/TA20-Module (7x5 LEDs pro panel) ansteuere, aendern die ihre farbe
richtung orange/beige/weisslich, und zwar obwohl ich die maximal
erlaubten 150mA auf 100usec einhalte. Die standard-Leds halten ihre
schicke blutrote farbe sogar dann, wenn ich (schelm) den vorwiderstand
ganz rausnehme. Aber die 7x5-Module aendern laegst vorher ihre farb-
gebung. Ist das normal? [Anm: ich habe mehrere module desselben typs
versucht: ueberall ist der effekt derselbe].
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Hallo,

wie immer hilft das Lesen des Datenblattes, da steht auch drin wenn die
LED-Farbe sich stromabhängig ändert.

Bye
 
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