resumen
Los registros de desplazamiento ayudan a reducir el tamaño y la lista de materiales en los diseños que utilizan LED. Al proporcionar expansión de E/S, se pueden usar microcontroladores más pequeños y menos costosos. En algunos casos, se puede usar un registro de desplazamiento para controlar los LED directamente, eliminando la necesidad de un controlador de LED externo. Esto reduce el costo y permite manejar una variedad más amplia de LED.
prólogo
Los registros de cambio son muy útiles en diseños que usan LED. Por ejemplo, si un sistema contiene una pantalla de siete segmentos, un solo indicador o una matriz de LED que forman una cuadrícula o un panel, se puede usar un registro de desplazamiento estándar de 8 bits para implementar múltiples segmentos. CONDUJO.
La Figura 1 muestra un ejemplo. Un único registro de desplazamiento 74HC595 de 5 V con entrada en serie y salida en serie o en paralelo proporciona expansión de E/S para microcontroladores. Los datos en serie se aplican a la entrada en serie del 74HC595 y se registran a través del reloj de entrada. Cuando se carga el 74HC595, un reloj de salida aplica datos a los registros de almacenamiento y las salidas en serie y en paralelo. Un controlador externo controlado por el 74HC595 luego activa el LED correspondiente.
El 7HC595 también incluye una salida en serie, lo que permite que varios dispositivos se conecten en cascada. La Figura 2 muestra el diseño.
La conexión en cascada ahora permite que los mismos tres pines en el microcontrolador controlen no solo ocho, sino hasta 16 o 24 LED. La capacidad de colocar registros de desplazamiento en cascada reduce la cantidad total de microcontroladores necesarios en un diseño, lo que también ayuda a reducir el costo y el tamaño.
En algunos casos, se puede usar un registro de 5 V y 8 bits como el 75HC595 para controlar el LED directamente. Esto funciona mejor si el LED se especifica para un voltaje relativamente bajo y corriente directa. Los LED que funcionan con voltajes superiores a 6 V o requieren corrientes directas superiores a 70 mA generalmente requieren controladores externos.
Salida de drenaje abierto
Agregar una salida de drenaje abierto al registro de desplazamiento crea una solución de un solo chip que no requiere un controlador externo. Esto permite que cada salida del registro de desplazamiento controle directamente un LED, lo que reduce en gran medida la lista de materiales.
La figura 3 muestra el esquema de salida de uno de estos dispositivos, el controlador LED NPIC6C596A de NXP. Combina una función de registro de desplazamiento similar al 74HC595 con controladores MOSFET de alto voltaje (HV).
Reemplazar el 74HC595 con el NPIC6C596A elimina la necesidad de un controlador externo y crea un diseño más compacto y de menor número de piezas.
El dispositivo NPIC6C tiene una salida de drenaje abierto que tolera hasta 33V. Cada salida está diseñada para absorber 100 mA y no tiene límite de corriente de tierra. Todas las salidas pueden absorber activamente 100 mA simultáneamente. Las salidas incluyen un circuito de limitación de corriente que establece la corriente que pueden absorber hasta 250 mA, y cada salida también incluye protección térmica. Tener estas protecciones significa que el dispositivo NPIC6C496A se puede usar para controlar una gama más amplia de LED que el 74HC595. Esto incluye LED que funcionan con voltajes más altos y corrientes directas más altas.
función protectora
La figura 5 muestra el funcionamiento del circuito de límite de corriente en la salida de drenaje abierto del NPIC6496A. Este circuito limita la corriente máxima que cada salida puede absorber. A medida que aumenta el voltaje de drenaje, la corriente de drenaje-fuente disminuye. Esto protege las salidas y los componentes que controlan. A 25 °C, la abrazadera de salida normalmente se activa con una corriente de fuente de drenaje de 250 mA.
La figura 6 muestra cómo la salida de drenaje abierto del NPIC6C596A brinda protección térmica. La corriente de pinza es inversamente proporcional a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la resistencia de salida, lo que limita la corriente de la fuente de drenaje y evita daños a la salida y los componentes que acciona. A 25 °C, la salida normalmente limita la corriente de la fuente de drenaje a 120 mA.
multiples opciones
La Tabla 1 muestra los controladores LED NPIC6C disponibles de NXP. NPIC6C596 y NPIC6C596A son soluciones de 8 bits, mientras que NPIC6C4894 es una solución de 12 bits. Todos incluyen una salida serial para conexión en cascada. Los datos se propagan a través del registro de desplazamiento en el flanco ascendente del reloj de entrada. El NPIC6C595 y el NPIC6C4894 utilizan el mismo flanco ascendente para sincronizar los datos en la salida en serie QS. El NPIC6C596 y el NPIC6C596A retrasan la salida en serie hasta el siguiente flanco descendente del reloj de entrada. El retraso aumenta el tiempo de retención de datos, mejora los márgenes de tiempo y facilita la conexión en cascada de muchos registros de desplazamiento.
El NPIC6C596 y el NPIC6C4894 se pueden usar de 4,5 V a 5,5 V y son adecuados para interfaces lógicas de control de 5,0 V. El NPIC6C596A se puede usar de 2,3 a 5,5 V, por lo que se puede usar con interfaces lógicas de control de 5,0, 3,3 y 2,5 V. Todos los dispositivos NPIC6C funcionan de -40 °C a +125 °C con una frecuencia de reloj de entrada de al menos 10 MHz.
Los controladores LED NPIC6C están disponibles en paquetes SO y TSSOP estándar de la industria, así como en paquetes sin cables DQFN que ahorran espacio y son hasta un 76 % más pequeños que TSSOP y hasta un 40 % más pequeños que QFN. El paquete DQFN también incluye un disipador de calor, lo que lo convierte en un paquete ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio con corrientes altas. También está disponible una variante automotriz.
Conclusión
Si los LED son parte de su diseño, los registros de desplazamiento permiten el uso de microcontroladores más pequeños y menos costosos. Los registros de desplazamiento estándar de 8 bits como el 75HC595 están disponibles en muchos proveedores, incluido NXP. Los registros de desplazamiento con salidas de drenaje abierto, como la serie NPIC6C de NXP, van un paso más allá al eliminar la necesidad de controladores LED externos.