大功率數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于光耦不僅具有隔離作用，還具有一定的電流放大功能，因此圖3所示的放大驅(qū)動(dòng)電路具有較大的電流放大倍數(shù)，同時(shí)，具有較好的抗干擾性。但是，由于一個(gè)數(shù)碼管有7段，因此一個(gè)大功率數(shù)碼管需要7個(gè)如圖3所示的放大電路，勢必增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而大大降低系統(tǒng)的可靠性。需要指出的是，采用三極管光耦放大電路來驅(qū)動(dòng)大功率數(shù)碼管，選用共陰譯碼器(如74248)和共陰型數(shù)碼管較為方便。
為了簡化電路設(shè)計(jì)，也可采用CMOS系列的譯碼器CD4511。它具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、7段譯碼及較大的驅(qū)動(dòng)電流。可直接驅(qū)動(dòng)較大功率的共陰型數(shù)碼管。該方案雖然電路設(shè)計(jì)較為簡單，但是，采用CD4511譯碼時(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)字“6”和“9”不夠美觀。
為了實(shí)現(xiàn)大功率數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電流的放大，同時(shí)也使數(shù)碼管顯示的數(shù)字美觀規(guī)范，本文提出一款基于驅(qū)動(dòng)器MC1413的大功率數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。
MC1413是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列反相驅(qū)動(dòng)器，由7個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成，每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2．7 kΩ的基極電阻，在5 V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。MC1413輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行，因此，接口電路連接比較簡單。

采用MC1413的大功率數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖4所示。圖中VCC接5 V的芯片電壓，VDD接數(shù)碼管的工作電源電壓，例如供5英寸共陽數(shù)碼管的15 V電壓。由于采用的是74248譯碼器，與CD4511譯碼器相比，數(shù)碼管顯示的數(shù)字比較美觀。同時(shí)，由于MC1413工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500 mA，并且能夠在關(guān)斷時(shí)承受50V的電壓，故可直接驅(qū)動(dòng)功率數(shù)碼管而無需進(jìn)行電流放大，從而既保證了驅(qū)動(dòng)功率的要求，也大大簡化了電路設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。
可見，采用圖4所示的MC1413驅(qū)動(dòng)電路，電路結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，是驅(qū)動(dòng)大功率數(shù)碼管的理想器件。

3 結(jié)語
這里設(shè)計(jì)了一款計(jì)時(shí)電路，實(shí)現(xiàn)秒、分和小時(shí)的計(jì)時(shí)。秒發(fā)生電路由NE555實(shí)現(xiàn)，采用了6只S50013B型5英寸共陽數(shù)碼管分別進(jìn)行秒、分和小時(shí)的數(shù)字顯示，譯碼驅(qū)動(dòng)電路采用大功率驅(qū)動(dòng)電路，由MC1413實(shí)現(xiàn)5英寸數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。經(jīng)長時(shí)間連續(xù)試驗(yàn)測試，該樣機(jī)電路工作穩(wěn)定可靠，電路芯片發(fā)熱正常。為了進(jìn)行對(duì)比研究，將數(shù)碼管改由共陰譯碼器74248直接驅(qū)動(dòng)。經(jīng)長時(shí)間連續(xù)試驗(yàn)測試，此時(shí)樣機(jī)電路工作極不穩(wěn)定，電路芯片，尤其是74248嚴(yán)重發(fā)熱。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：大功率數(shù)碼管不能簡單地用七段譯碼器直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)電路必須進(jìn)行功率放大設(shè)計(jì)；采用MC1413驅(qū)動(dòng)大功率數(shù)碼管，電路結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，是驅(qū)動(dòng)大功率數(shù)碼管的理想器件。