Сколько светодиодов может питать 16-канальный драйвер светодиодов TLC5940?

Тонущий

Рис. 1. В разделе 9.2 показан потребляемый ток светодиода TL5940.

Понижение означает, что микросхема соединит отрицательную ножку или катод светодиода с землей. Это противоречит вашей схеме. На рис. 1 показаны аноды светодиодов, подключенные к положительному источнику питания.$V_{(LED)}$.

Минимизация тока

Предоставил$V_{(LED)}$достаточно высок, светодиоды могут быть соединены последовательно, чтобы иметь одинаковую текущую мощность нескольких светодиодов. Это уменьшит рассеиваемую мощность чипа. Чип может работать с$V_{(LED)}$до 17 В (Раздел 1, Характеристики).

Максимальное напряжение

Обратите внимание на раздел 10 «Рекомендации по электропитанию для$V_{LED}$Напряжение.

[Комментарий OP] Если я попытаюсь подключить 10 светодиодов (каждый с падением напряжения 3,2) последовательно, с 38 вольтами, упадет ли напряжение до 4 вольт, прежде чем ток попадет на микросхему?

Нет. Хотя это может показаться правдой, подумайте, что происходит, когда выходной транзистор выключается. Полное напряжение 38 В будет подаваться через светодиоды на коллектор транзистора, но оно рассчитано на максимальное напряжение 17 В. Транзистор выйдет из строя из-за электрического напряжения.

Текущий контроль

Микросхема также имеет регулятор тока, который позволяет установить максимальный ток канала (раздел 8.3.7). Добавлением$R_{(IREF)}$вы получаете

$$I_{max} = \frac {1.24}{R_{(IREF)}} \times 31.5$$

Вам не нужны токоограничивающие резисторы. Если вы настаиваете на параллельном подключении светодиодов или цепочек светодиодов, вы можете добавить резистор с низким значением, чтобы снизить, возможно, 0,2 В или около того при токе отдельного светодиода, чтобы немного сбалансировать токи.

Расчет мощности

Запустите расчет мощности, приведенный в разделе 11.3. Максимальное рассеивание мощности будет основано на идеальном монтаже радиатора. Вам нужно будет понизить это значение в зависимости от вашей способности соответствовать этому. В любом случае, помните, что это лучший случай.

Сколько светодиодов может поддерживать 16-канальный драйвер светодиодов TLC5940 (без дополнительных чипов драйвера или транзисторов)?

Это зависит от тока светодиода, напряжения питания и последовательного/параллельного соединения.

Может ли этот чип подавать 120 мА на все 16 каналов одновременно?

В даташите так написано. См. Расчет мощности выше.

Дополнительно: мой ток предназначен для обеспечения единообразия всех светодиодов. Я знаю, что микросхема может регулировать ток, но сомневаюсь, что в каждом канале будет одинаковое количество светодиодов.

У вас тут будет проблема. Микросхема будет пытаться пропускать через каждый канал один и тот же ток, как определено параметром Current Control выше.

Исчезает ли падение напряжения на светодиоде, когда ток перестает течь?

Рисунок 2. Кривая прямого и обратного напряжения светодиода. Источник: Википедия .

Да. Зависимость между падением напряжения и током нелинейна, но когда вы достигаете очень малых токов, падение напряжения быстро падает. При нулевом токе будет ноль вольт. Точно так же, когда выходной транзистор отключается, напряжение на коллекторе будет$V_{LED}$. Если бы оно было ниже, то через светодиоды протекал бы ток.

---

Постоянный ток и ШИМ

Похоже, что этот чип использует как постоянный ток, так и ШИМ для управления яркостью светодиода. Регулятор постоянного тока (описанный выше) устанавливает максимальный ток, который когда-либо будут видеть светодиоды. ШИМ регулирует яркость. Давайте посмотрим на токовый контроль и тепловые проблемы, которые он вызывает.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рисунок 3.$V_{LED}$установить на 6 В.$I_{OUT}$установить на 50 мА. (a) Управление двумя зелеными светодиодами. (b) Управление одним зеленым светодиодом.

• На Рисунке 3а мы можем рассчитать, что при 100% ШИМ ток стока$I_0$отрегулирует его «сопротивление» на 50 мА от$V_{LED}$поставлять. Допустим, зеленые светодиоды падают на 2,2 В при 50 мА, тогда мы видим, что OUT_0 будет при 1,6 В. Мы можем рассчитать мощность, рассеиваемую в микросхеме, как$P = VI = 1.6 \times 50m = 80~mW$.

• Если мы рассмотрим случай в 3b, мы найдем$P = 3.8 \times 50m = 190~mW$. При работе с одним светодиодом микросхема нагревается более чем в два раза сильнее, чем при работе с двумя светодиодами! (для напряжения, которое я выбрал).

Теперь должно быть ясно, что выбор$V_{LED}$значение имеет решающее значение для максимизации количества светодиодов, которые могут быть запущены. Глядя на формулу расчета рассеиваемой мощности в разделе 11.3

$$P_C = (V_{CC} \times I_{CC}) + ( V_{OUT} \times I_{MAX} \times \frac {DC_n}{63} \times d_{PWM} \times N)$$

Первая часть — это мощность, рассеиваемая логикой, и вы ничего не можете с этим поделать. (В любом случае она небольшая.) Вторая часть говорит нам, что мощность будет пропорциональна$V_{OUT}$. Это подтверждает нашу необходимость поддерживать это значение на низком уровне.

Выбор$V_{LED}$

Аккуратно спрятанный в таблице 4, мы находим ответ.

Рисунок 4. Расчет для$V_{LED}$.

1. Определите ток светодиода.
2. Посмотрите напряжение колена IC для этого. (См. ниже.)
3. Выясните, в каком наихудшем случае прямое напряжение светодиода при желаемом токе.
4. Выясните, сколько из них вы можете включить последовательно с выбранным вами блоком питания, и при этом останется небольшое напряжение для колена микросхемы (шаг 2).
5. Перепроверьте свои расчеты, а затем установите ограничение тока для микросхемы с помощью резистора, рассчитанного в разделе 8.3.7.

Напряжение колена

Рисунок 5. Раздел 6.7, рисунок 3 показывает напряжение колена при различных выходных токах. Если бы мы установили выходной ток 120 мА, нам нужно было бы допустить 1 В для падения напряжения на микросхеме, как указано в (1). Если \$ V {LED} на вольт выше, мы получим (2) и т. д. Для минимальной мощности держитесь справа от колена при выбранном вами токе._

Способность рассеивания мощности

Рисунок 6. Раздел 6.7, рисунок 2, показывает максимальную рассеиваемую мощность. Я не изучал это много, но если вы выберете максимальное повышение температуры на 60 ° C по сравнению с окружающей средой, вы можете рассчитать максимальное рассеивание тепла до теплового отключения.

Опять же, здесь будет иметь решающее значение теплоотвод на печатную плату.

RGB-светодиоды

^{смоделируйте эту схему}

Рисунок 7. Преобразование светодиода RGB в белый светодиод.

Если вы все еще хотите использовать свои светодиоды RGB, вы можете использовать пару резисторов на каждом, чтобы компенсировать различные падения прямого напряжения.

$$R_{RED} = \frac {(V_{blue} - V_{red})}{I_{red}}$$

и аналогично для зелени.

... сток 120 мА на канал, который должен поддерживать 6 светодиодов на полной яркости.

...

Дополнительно: каждый светодиод будет иметь собственный резистор 500 Ом, и ни один из светодиодов не будет подключен последовательно с другими светодиодами.

Это абсолютно не то , как вы хотите это сделать. Вы хотите соединить светодиоды последовательно, а затем подать достаточно высокое напряжение, чтобы зажечь их, и ни один из светодиодов не должен иметь последовательного резистора. ИС способна самостоятельно ограничивать ток при правильном подключении IREF.

Если вам нужно использовать светодиоды с более высоким напряжением, чем может выдержать микросхема, прочитайте SLVA280, «Использование TLC5940 с более высоким напряжением питания светодиодов и последовательными светодиодами» . Черт возьми, прочтите его в любом случае, потому что это поможет вам немного лучше понять IC.