移位寄存器在LED应用设计中的特点分析
在使用led的设计中，移位寄存器可能是十分有用的器件。例如，假设系统包括七段显示器、单个指示器或led阵列组成网格或面板，可以使用标准8位移位寄存器，以便允许低引脚数微控制器驱动多个led。
图1给出一个例子。单个5v 74hc595移位寄存器集成串行输入和串行或并行输出，为微控制器提供i/o扩展。串行数据施加至74hc595的串行输入，并通过输入时钟获取时钟信息。74hc595载入后，输出时钟将数据施加至存储寄存器和并行与串行输出。74hc595控制的外部驱动器随后便激活相应的led。
图1. 8位移位寄存器7hc595驱动多个led
将7hc595用于i/o扩展意味着它只需三个mcu控制引脚便可驱动多达八个led。降低控制引脚数使得使用低引脚数的mcu成为可能，最终实现尺寸更小、性价比更高的设计。
另外，由于7hc595集成串行输出，因此可级联多个器件。图2为布局图。
图2. 级联74hc595器件以驱动更多led
这样，级联之后，同样三个微控制器引脚可以用来控制多达16或24个led，而非仅仅8个。移位寄存器的级联能力可降低设计所需的微控制器总数，有助于降低成本并缩小尺寸。
某些情况下，5 v、8位寄存器（比如75hc595）可用来直接驱动led。当led额定具有相对较低的电压和正向电流时，这样做可获得最佳效果。若led工作电压高于6 v，或者要求正向电流超过70 ma，那么通常需要用到外部驱动器。
开漏输出
为移位寄存器加入开漏输出可构成单芯片解决方案，无需使用外部驱动器。这样可以大幅减少物料清单，因为每个移位寄存器输出都能直接驱动led。
图3给出了这类器件——恩智浦的npic6c596a led驱动器——的输出原理图，它结合了类似于74hc595的移位寄存器功能，具有高压（hv） mosfet驱动器。
图3. 带开漏输出的移位寄存器输出原理图
图4显示使用npic6c596a代替74hc595。
图4. 带开漏输出的移位寄存器输出原理图
以npic6c596a代替74hc595后，无需使用外部驱动器，从而建立了更为紧凑且物料更少的设计。
npic6c器件具有33 v容压开漏输出。每个输出设计为可吸收100 ma电流，没有接地电流限制。所有输出可同时主动吸收100 ma。输出包括限流电路，将可吸收的电流最大值设为250 ma，每路输出还包括热保护。集成这些保护功能意味着相比74hc595，npic6c496a器件可用来驱动更多种类的led，包括工作电压更高以及具有更高正向电流的led。
保护特性
图5显示npic6496a开漏输出的限流电路特性。该电路限制每个输出可以吸收的最大电流。漏极-源极电流随着漏极电压的增加而降低。它可以保护所驱动的输出和元器件。25 °c时，输出钳位通常在漏极-源极电流为250 ma时激活。
图6显示npic6c596a的开漏输出如何提供热保护。钳位电流与温度成反比。随着温度升高，输出电阻也会增加，从而限制漏极-源极电流，并防止输出以及它所驱动的元器件受损。25 °c时，输出通常将漏极-源极电流限制在120 ma。
图5. npic6c596a中的限流特性
图6. npic6c596a中的热保护
多种选项：
表1显示恩智浦提供的npic6c led驱动器。npic6c596和npic6c596a均为8位解决方案，而npic6c4894是12位解决方案。所有这些器件都集成可用来级联的串行输出。数据在输入时钟的上升沿通过移位寄存器传播。使用npic6c595和npic6c4894时，相同的上升沿可用来将数据送至串行输出qs。npic6c596和npic6c596a将串行输出延迟至输入时钟的下一个下降沿执行。延迟会延长数据保持时间，改善时序裕量并使多个移位寄存器的级联变得简单。
可在4.5和5.5 v范围内使用npic6c596和npic6c4894，以便让这些器件适用于5.0 v控制逻辑接口。可在2.3至5.5 v范围内使用npic6c596a，以便它能用于5.0、3.3和2.5 v控制逻辑接口。所有npic6c器件均在-40至+125 °c范围内工作，且输入时钟频率至少为10 mhz。
表1. 恩智浦npic6c led驱动器
npic6c led驱动器采用业界标准so和tssop封装，以及节省空间的dqfn无引脚封装，相比tssop封装最高减少76%的面积，相比qfn最高减少40%面积。dqfn封装还集成散热片，是使用更高电流的空间受限型应用首选封装。另外还提供汽车级版本。
表2. npic6c led驱动器封装选项
结论
当设计中含有led时，采用移位寄存器使得尺寸更小、成本更低的微控制器应用成为可能。包括恩智浦在内的很多供应商都提供标准8位移位寄存器（比如75hc595）。使用集成开漏输出的移位寄存器（比如恩智浦npic6c系列）则可在此基础上更进一步，无需使用外部led驱动器。
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图1给出一个例子。单个5v 74hc595移位寄存器集成串行输入和串行或并行输出，为微控制器提供i/o扩展。串行数据施加至74hc595的串行输入，并通过输入时钟获取时钟信息。74hc595载入后，输出时钟将数据施加至存储寄存器和并行与串行输出。74hc595控制的外部驱动器随后便激活相应的led。
图1. 8位移位寄存器7hc595驱动多个led
将7hc595用于i/o扩展意味着它只需三个mcu控制引脚便可驱动多达八个led。降低控制引脚数使得使用低引脚数的mcu成为可能，最终实现尺寸更小、性价比更高的设计。
另外，由于7hc595集成串行输出，因此可级联多个器件。图2为布局图。
图2. 级联74hc595器件以驱动更多led
这样，级联之后，同样三个微控制器引脚可以用来控制多达16或24个led，而非仅仅8个。移位寄存器的级联能力可降低设计所需的微控制器总数，有助于降低成本并缩小尺寸。
某些情况下，5 v、8位寄存器（比如75hc595）可用来直接驱动led。当led额定具有相对较低的电压和正向电流时，这样做可获得最佳效果。若led工作电压高于6 v，或者要求正向电流超过70 ma，那么通常需要用到外部驱动器。
开漏输出
为移位寄存器加入开漏输出可构成单芯片解决方案，无需使用外部驱动器。这样可以大幅减少物料清单，因为每个移位寄存器输出都能直接驱动led。
图3给出了这类器件——恩智浦的npic6c596a led驱动器——的输出原理图，它结合了类似于74hc595的移位寄存器功能，具有高压（hv） mosfet驱动器。
图3. 带开漏输出的移位寄存器输出原理图
图4显示使用npic6c596a代替74hc595。
图4. 带开漏输出的移位寄存器输出原理图
以npic6c596a代替74hc595后，无需使用外部驱动器，从而建立了更为紧凑且物料更少的设计。
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保护特性
图5显示npic6496a开漏输出的限流电路特性。该电路限制每个输出可以吸收的最大电流。漏极-源极电流随着漏极电压的增加而降低。它可以保护所驱动的输出和元器件。25 °c时，输出钳位通常在漏极-源极电流为250 ma时激活。
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