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在使用LED的設計中，移位寄存器可能是十分有用的器件。例如，假設系統包括七段顯示器、單個(gè)指示器或LED陣列組成網(wǎng)格或面板，可以使用標準8位移位寄存器，以便允許低引腳數微控制器驅動(dòng)多個(gè)LED。 圖1給出一個(gè)例子。單個(gè)5V 74HC595移位寄存器集成串行輸入和串行或并行輸出，為微控制器提供I/O擴展。串行數據施加至74HC595的串行輸入，并通過(guò)輸入時(shí)鐘獲取時(shí)鐘信息。74HC595載入后，輸出時(shí)鐘將數據施加至存儲寄存器和并行與串行輸出。74HC595控制的外部驅動(dòng)器隨后便激活相應的LED。 圖1. 8位移位寄存器7HC595驅動(dòng)多個(gè)LED 將7HC595用于I/O擴展意味著(zhù)它只需三個(gè)MCU控制引腳便可驅動(dòng)多達八個(gè)LED。降低控制引腳數使得使用低引腳數的MCU成為可能，最終實(shí)現尺寸更小、性?xún)r(jià)比更高的設計。 另外，由于7HC595集成串行輸出，因此可級聯(lián)多個(gè)器件。圖2為布局圖。 圖2. 級聯(lián)74HC595器件以驅動(dòng)更多LED 這樣，級聯(lián)之后，同樣三個(gè)微控制器引腳可以用來(lái)控制多達16或24個(gè)LED，而非僅僅8個(gè)。移位寄存器的級聯(lián)能力可降低設計所需的微控制器總數，有助于降低成本并縮小尺寸。 某些情況下，5 V、8位寄存器（比如75HC595）可用來(lái)直接驅動(dòng)LED。當LED額定具有相對較低的電壓和正向電流時(shí)，這樣做可獲得最佳效果。若LED工作電壓高于6 V，或者要求正向電流超過(guò)70 mA，那么通常需要用到外部驅動(dòng)器。 開(kāi)漏輸出 為移位寄存器加入開(kāi)漏輸出可構成單芯片解決方案，無(wú)需使用外部驅動(dòng)器。這樣可以大幅減少物料清單，因為每個(gè)移位寄存器輸出都能直接驅動(dòng)LED。 圖3給出了這類(lèi)器件——恩智浦的NPIC6C596A LED驅動(dòng)器——的輸出原理圖，它結合了類(lèi)似于74HC595的移位寄存器功能，具有高壓(HV) MOSFET驅動(dòng)器。 圖3. 帶開(kāi)漏輸出的移位寄存器輸出原理圖 圖4顯示使用NPIC6C596A代替74HC595。 圖4. 帶開(kāi)漏輸出的移位寄存器輸出原理圖 以NPIC6C596A代替74HC595后，無(wú)需使用外部驅動(dòng)器，從而建立了更為緊湊且物料更少的設計。 NPIC6C器件具有33 V容壓開(kāi)漏輸出。每個(gè)輸出設計為可吸收100 mA電流，沒(méi)有接地電流限制。所有輸出可同時(shí)主動(dòng)吸收100 mA。輸出包括限流電路，將可吸收的電流最大值設為250 mA，每路輸出還包括熱保護。集成這些保護功能意味著(zhù)相比74HC595，NPIC6C496A器件可用來(lái)驅動(dòng)更多種類(lèi)的LED，包括工作電壓更高以及具有更高正向電流的LED。 保護特性 圖5顯示NPIC6496A開(kāi)漏輸出的限流電路特性。該電路限制每個(gè)輸出可以吸收的最大電流。漏極-源極電流隨著(zhù)漏極電壓的增加而降低。它可以保護所驅動(dòng)的輸出和元器件。25 °C時(shí)，輸出鉗位通常在漏極-源極電流為250 mA時(shí)激活。 圖6顯示NPIC6C596A的開(kāi)漏輸出如何提供熱保護。鉗位電流與溫度成反比。隨著(zhù)溫度升高，輸出電阻也會(huì )增加，從而限制漏極-源極電流，并防止輸出以及它所驅動(dòng)的元器件受損。25 °C時(shí)，輸出通常將漏極-源極電流限制在120 mA。 圖5. NPIC6C596A中的限流特性 圖6. NPIC6C596A中的熱保護 多種選項： 表1顯示恩智浦提供的NPIC6C LED驅動(dòng)器。NPIC6C596和NPIC6C596A均為8位解決方案，而NPIC6C4894是12位解決方案。所有這些器件都集成可用來(lái)級聯(lián)的串行輸出。數據在輸入時(shí)鐘的上升沿通過(guò)移位寄存器傳播。使用NPIC6C595和NPIC6C4894時(shí)，相同的上升沿可用來(lái)將數據送至串行輸出QS。NPIC6C596和NPIC6C596A將串行輸出延遲至輸入時(shí)鐘的下一個(gè)下降沿執行。延遲會(huì )延長(cháng)數據保持時(shí)間，改善時(shí)序裕量并使多個(gè)移位寄存器的級聯(lián)變得簡(jiǎn)單。 可在4.5和5.5 V范圍內使用NPIC6C596和NPIC6C4894，以便讓這些器件適用于5.0 V控制邏輯接口�？稍�2.3至5.5 V范圍內使用NPIC6C596A，以便它能用于5.0、3.3和2.5 V控制邏輯接口。所有NPIC6C器件均在-40至+125 °C范圍內工作，且輸入時(shí)鐘頻率至少為10 MHz。 表1. 恩智浦NPIC6C LED驅動(dòng)器 NPIC6C LED驅動(dòng)器采用業(yè)界標準SO和TSSOP封裝，以及節省空間的DQFN無(wú)引腳封裝，相比TSSOP封裝最高減少76%的面積，相比QFN最高減少40%面積。DQFN封裝還集成散熱片，是使用更高電流的空間受限型應用首選封裝。另外還提供汽車(chē)級版本。 表2. NPIC6C LED驅動(dòng)器封裝選項 結論 當設計中含有LED時(shí)，采用移位寄存器使得尺寸更小、成本更低的微控制器應用成為可能。包括恩智浦在內的很多供應商都提供標準8位移位寄存器（比如75HC595）。使用集成開(kāi)漏輸出的移位寄存器（比如恩智浦NPIC6C系列）則可在此基礎上更進(jìn)一步，無(wú)需使用外部LED驅動(dòng)器。 |
