Stromversorgung eines großen LED-Arrays

Ich habe ein großes LED-Array (eigentlich riesig). Insgesamt sind es 38 Zeilen x 76 Spalten (2888) LEDs. Die LEDs sind 3 mm groß, für eine Durchlassspannung von 2,0 und 20 mA ausgelegt. Die 38 Zeilen (positiv) werden unter Verwendung von TPIC6B595N- Schieberegistern gemultiplext . Die Zeilen sind jedoch in Abschnitte von 8 für insgesamt 5 Abschnitte unterteilt, wobei der letzte Abschnitt nur 6 Zeilen enthält. Jeder Abschnitt hat seine eigenen Grundlinien. Dann werden diese Abschnitte parallel gemultiplext - dies geschieht so, dass die LEDs ein angemessenes Tastverhältnis von 1/8 anstelle von 1/38 haben, um zu vermeiden, dass zu viel Helligkeit verloren geht.

Da die TPIC6B595N-Register nur Strom aufnehmen können, sind sie auf der positiven Seite mit PNP-Transistoren verbunden, um den Strom zu liefern. Mein Problem ist, dass ich nicht sicher bin, wie ich die Energie richtig verteilen soll. Nach meinen Berechnungen werden 7,6 A (76 * 5 * 0,02) benötigt, um die LEDs mit Strom zu versorgen, da zu einem bestimmten Zeitpunkt maximal 76 * 5 LEDs leuchten können. Darüber hinaus müssen insgesamt 55 (Ceil (76/8) * 5) Schieberegister mit Strom versorgt werden, und ich denke, das Datenblatt schlägt 150 uA für jedes Register vor, sodass der für die ICs benötigte Strom möglicherweise unbedeutend ist. Jede Senke muss einen Widerstand haben (das sind 5 * 76 = 380 Widerstände), und ich brauche eine Anleitung bei der Auswahl eines geeigneten Widerstands basierend auf den Leistungsbedingungen. Last but not least wird das Array von einem Raspberry Pi angetrieben, der selbst 800mA benötigt.

Ich denke darüber nach, ein Standardnetzteil wie 5V 10A für die Stromversorgung des LED-Arrays zu verwenden, aber ich weiß nicht, wie ich es richtig verteilen soll - ich möchte nicht, dass die LEDs brennen, wenn nur einige davon eingeschaltet sind Verhindere ich, dass sie mehr als 20 mA Strom ziehen? Wie würde ich vorgehen, um die Leistung auf verschiedene Komponenten zu verteilen, wenn diese unterschiedliche Spannungs- und Stromwerte haben?

Hinweis: Mein Hintergrund ist Computertechnik im ersten Jahr. Bitte nehmen Sie Kontakt mit mir auf und führen Sie mich, wenn Sie der Meinung sind, dass mein Design fehlerhaft ist.

Hier ist mein bester Versuch, ein Diagramm zu erstellen:

Da die TPIC6B595N-Register nur Strom aufnehmen können, sind sie auf der positiven Seite mit PNP-Transistoren verbunden, um den Strom zu liefern.

Das ist in Ordnung, aber es ist ein bisschen Verschwendung. TPIC6B595N zeichnet sich dadurch aus, dass es sich um ein Leistungsschieberegister handelt . Ein kurzes Lesen des Datenblattes legt nahe, dass jeder Ausgang kontinuierlich 150 mA sinken kann. Dies ist weit mehr als der allgegenwärtige 74HC595 , der viel billiger ist. Ich würde TPIC6B595N unten verwenden und den viel billigeren 74HC595 verwenden, der einige Leistungs-MOSFETs oben antreibt.

Dieser Aufbau wird ausführlicher erläutert: Erläutern Sie die Verwendung von NPN und pMOSFET in diesem 8x8x8-LED-Würfel . Sie müssen einen P-Kanal-MOSFET auswählen, der mindestens den gesamten erforderlichen Strom verarbeiten kann, wenn alle LEDs in diesem Abschnitt leuchten. Ihre Schlussfolgerung, dass dies erscheint vernünftig.$7.6A$

Das Datenblatt schlägt 150 uA für jedes Register vor, so dass der für die ICs benötigte Strom möglicherweise unbedeutend ist.

Das ist richtig.

Ich möchte nicht, dass die LEDs brennen, wenn nur einige von ihnen leuchten. Wie kann ich verhindern, dass sie mehr als 20 mA Strom ziehen?

Sie benötigen einen Strombegrenzungswiderstand in Reihe mit jeder LED oder eine andere Strombegrenzungskomponente . Beachten Sie , dass Sie keine Widerstände zwischen parallelen LEDs teilen können .

Wie würde ich vorgehen, um die Leistung auf verschiedene Komponenten zu verteilen, wenn diese unterschiedliche Spannungs- und Stromwerte haben?

Ihr Netzteil pumpt den Strom, der für die Aufrechterhaltung von 5 V erforderlich ist. Ihre Lebensdauer ist also am einfachsten, wenn alles mit 5 V betrieben werden kann. Schieberegister für den 5-V-Betrieb sind wahrscheinlich die häufigste Art. Wählen Sie Ihre LED-Widerstände für eine 5-V-Versorgung und Sie sind fertig. Ich glaube nicht, dass Sie andere Geräte haben, die nicht mit 5V betrieben werden.

Eine letzte Überlegung: Teile dieser Schaltung werden einige signifikante Ströme führen. Stellen Sie sicher, dass Sie die Leiterbahn des Drahtstärkenrechners (Google hat Hunderte) anhand der Hochstromspuren überprüfen. Wenn Ihre Leiterbahnen oder Kabel für die Hochstrompfade nicht fett genug sind, verlieren Sie einen erheblichen Teil der Versorgungsspannung und -energie im Kabel und entzünden im schlimmsten Fall ein Feuer.