74HC595 Filas / columnas para controlar la matriz de LED

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Digamos que tenemos un 74HC595 y queremos encender 16 leds (ánodo común) conectados como una matriz 4x4 exactamente como en la siguiente imagen:

Entonces, 4 primeras salidas a controles 4 filas. Las 4 salidas restantes para controlar 4 columnas.

Por lo que entiendo en este momento:

En la imagen, hay un transistor NPN en las 4 columnas para permitir más corriente de lo que el 595 puede hundir.

Digamos que solo ROW1 está activo y todas las columnas están activas (LED1, LED2, LED3, LED4). La Columna 1, la Columna 2, la Columna 3 y la Columna 4 en el 595 indicarán una corriente muy baja, solo la corriente establecida en la base de cada transistor por la resistencia limitadora de corriente de la base.

Sin embargo, en ROW1, ¿indica en el 595 la suma de cada corriente led de esta fila? Entonces, ¿80mA, si asumimos que cada led está a 20mA?

Si es el caso, en mi caso, hay mucho más 595 y mucho más leds y no quiero operar cerca o por encima de la corriente máxima de 595 (75 mA), simplemente agregaría los transistores PNP apropiados + resistencias base a cada ROW para reducir la corriente de cada 595 filas de pines?

Quiero conservar el 74HC595 IC y los transistores simples de bajo costo. Sé que hay registros de desplazamiento con mayor capacidad de corriente y transistores-arrays IC que ahorra cables y resistencias. Además, puedo reducir la corriente de cada led con resistencias más altas para mantenerlo por debajo de 75 mA, pero me gustaría entender cómo trabajar correctamente con un arreglo de matriz que necesita más de lo que el 595 puede usar, usando solo estos componentes simples.

En otras palabras, es 4 PNP para filas y 4 NPN para columnas, la mejor manera de ¿Maneja > = 75mA en una sola fila?

    
pregunta Simon Ampleman

4 respuestas

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Puede hacerlo de la forma que sugiera, sin embargo, debe mover las resistencias a los colectores NPN, y necesitará transistores PNP (o NPN emisor de seguidores) en cada salida de fila.

Para tener una idea aproximada de la corriente requerida, si 5mA es suficiente para que el LED sea lo suficientemente brillante cuando se suministre con CC, deberá suministrar 20mA para multiplexación 1: 4, y cada controlador de fila tendrá que obtener 80mA con un ciclo de trabajo del 25%. Cada controlador de columna tendrá que hundir 20 mA con un ciclo de trabajo del 100%.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Está proponiendo realizar la multiplexación en una base de fila, donde están encendidos al mismo tiempo de 0 a 4 de los LED en una fila. Como señala, la corriente requerida de los pines '595 ROW se vuelve excesiva. No sé qué LED está utilizando, pero una estimación aproximada es que cada uno toma 15 mA, por lo que debe obtener 60 mA del '595 (que está muy por encima de su especificación). Con este arreglo también tienes otro problema. Dado que tiene una resistencia de límite de corriente única por fila (R1 para ROW1, etc.) a medida que enciende más LED en la fila, la corriente a través de cada LED disminuirá, al igual que el brillo de cada LED.

La forma correcta de realizar multiplexación de este tipo es hacerlo en una base de columna. Solo una columna estará encendida en cualquier momento, con cualquier número de LED en esa columna encendida. Cada pin ROW solo tiene que generar suficiente corriente para 1 LED, que el '595 es capaz de hacer. La corriente combinada de LED para la columna de hasta 60 mA es manejada por el transistor de columna (T1, etc.). También tiene 1 resistencia límite de corriente por LED (R1, etc.), por lo que los LED tienen un brillo constante.

    
respondido por el Steve G
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Simon, tus cálculos son incorrectos. La resistencia de 220 ohmios en cada salida de 595 limita la corriente a aproximadamente 10 mA, sin importar cómo se encienden muchos LED de columna. Supongo que un LED cae aproximadamente 2.5 v cuando está encendido.

Como Steve G ha señalado, activar otra columna simplemente compartirá esos 10 mA entre dos LED, y quizás no de manera uniforme. Por lo tanto, su HC595 está a salvo de sobrecorriente, pero varias columnas causarán el oscurecimiento. Probablemente no es lo que querías. Tenga en cuenta que los Rds internos de HC595 agregan alrededor de 40 ohmios a cada 220 ohm.

    
respondido por el glen_geek
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Probablemente ya hayas solucionado esto, pero esto es lo que te propongo que configures tu matriz de LED. Cada LED tiene una resistencia, por lo que garantiza que cada LED reciba la misma corriente independientemente de cuántos estén encendidos. Por supuesto, en esta configuración, las filas tienen lógica inversa a las columnas.

  

En otras palabras, ¿son 4 PNP para filas y 4 NPN para columnas, la mejor manera de manejar > = 75mA en una sola fila?

Yo diría que sí en mi opinión, pero otros pueden tener sugerencias diferentes que son igual de válidas.

    
respondido por el crowie

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