移位寄存器有助于減小使用 LED 的設(shè)計中的尺寸和材料清單。通過提供輸入/輸出擴展，它們可以使用更小、更便宜的微控制器。在某些情況下，移位寄存器可用于直接驅(qū)動 LED，從而無需外部 LED 驅(qū)動器。這不僅可以節(jié)省成本，而且可以驅(qū)動更多種類的 LED。
    移位寄存器有助于減小使用 LED 的設(shè)計中的尺寸和材料清單。通過提供輸入/輸出擴展，它們可以使用更小、更便宜的微控制器。在某些情況下，移位寄存器可用于直接驅(qū)動 LED，從而無需外部 LED 驅(qū)動器。這不僅可以節(jié)省成本，而且可以驅(qū)動更多種類的 LED。
    使用移位寄存器
    在使用 LED 的設(shè)計中，移位寄存器非常有用。例如，如果系統(tǒng)包括七段顯示器、單個指示器或形成網(wǎng)格或面板的 LED 陣列，則可以使用標(biāo)準(zhǔn) 8 位移位寄存器來允許低引腳數(shù)微控制器驅(qū)動多個LED。
    圖 1 給出了一個示例。具有串行輸入和串行或并行輸出的單個 5V 74HC595 移位寄存器為微控制器提供 I/O（輸入/輸出）擴展。串行數(shù)據(jù)應(yīng)用于 74HC595 的串行輸入，并通過輸入時鐘計時。加載 74HC595 后，輸出時鐘將數(shù)據(jù)應(yīng)用到存儲寄存器以及并行和串行輸出。然后由 74HC595 控制的外部驅(qū)動器激活相應(yīng)的 LED。
    使用 74HC595 進行 I/O 擴展意味著只需三個微控制器單元 (MCU) 控制引腳即可驅(qū)動多達 8 個 LED。減少控制引腳的數(shù)量可以使用引腳數(shù)更少的 MCU，從而實現(xiàn)更小、更具成本效益的設(shè)計。此外，由于 74HC595 包含串行輸出，因此可以將多個器件級聯(lián)在一起。圖 2 給出了布局?，F(xiàn)在，通過級聯(lián)，微控制器上相同的三個引腳可用于控制多達 16 或 24 個 LED，而不是僅僅 8 個。級聯(lián)移位寄存器的能力可以減少設(shè)計中所需的微控制器總數(shù)，這也有助于降低成本和減小尺寸。

  

    在某些情況下，像 74HC595 這樣的 5V、8 位寄存器可用于直接驅(qū)動 LED。當(dāng) LED 的電壓和正向電流相對較低時，這種方法效果。工作電壓高于 6V 或需要超過 70mA 的正向電流的 LED 通常需要外部驅(qū)動器。
    開漏輸出
    將開漏輸出添加到移位寄存器可創(chuàng)建一個單芯片解決方案，無需外部驅(qū)動器。這可以顯著減少物料清單，因為移位寄存器的每個輸出都可以直接驅(qū)動 LED。
    圖 3 給出了此類器件（NXP 的 NPIC6C596A LED 驅(qū)動器）的輸出原理圖，該器件將類似于 74HC595 的移位寄存器功能與高壓 (HV) 金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 驅(qū)動器結(jié)合在一起。
    圖 4 顯示了用來代替 74HC595 的 NPIC6C596A。進行這種替代可以消除對外部驅(qū)動器的需求，從而創(chuàng)造出更緊湊且材料成本更低的設(shè)計。
    NPIC6C 器件具有可承受 33V 電壓的開漏輸出。每個輸出設(shè)計為灌電流 100mA，并且對地電流沒有限制。所有輸出均可同時主動吸收 100mA 電流。輸出包括限流電路，可將可吸收電流設(shè)置為 250mA，并且每個輸出還包括熱保護。擁有這些保護意味著 NPIC6C596A 器件可用于驅(qū)動比 74HC595 更廣泛的 LED，包括在更高電壓和更高正向電流下工作的 LED。

   

    保護功能
    圖 5 顯示了 NPIC6C596A 開漏輸出上的限流電路的行為。該電路限制每個輸出可以吸收的電流。隨著漏極電壓增加，漏源電流減小。這可以保護輸出及其驅(qū)動的組件。在 25°C 時，輸出鉗位通常在漏源電流為 250mA 時激活。
    圖 6 顯示了 NPIC6C596A 的開漏輸出如何提供熱保護。鉗位電流與溫度成反比。隨著溫度升高，輸出電阻增加，從而限制漏源電流并防止損壞輸出及其驅(qū)動的組件。在 25°C 時，輸出通常將漏源電流限制為 120mA。

 

    多種選擇
    表 1 顯示了 NXP 提供的 NPIC6C LED 驅(qū)動器。NPIC6C596 和 NPIC6C596A 是 8 位解決方案，而 NPIC6C4894 是 12 位解決方案。所有都包括用于級聯(lián)的串行輸出。數(shù)據(jù)在輸入時鐘的上升沿通過移位寄存器傳播。對于 NPIC6C595 和 NPIC6C4894，使用相同的上升沿將數(shù)據(jù)計時至串行輸出 QS。NPIC6C596 和 NPIC6C596A 將串行輸出延遲到輸入時鐘的下一個下降沿。延遲提供了更長的數(shù)據(jù)保持時間，從而提高了時序余量并使級聯(lián)多個移位寄存器變得更容易。

  

    NPIC6C596 和 NPIC6C4894 可在 4.5 至 5.5V 電壓范圍內(nèi)使用，因此適用于 5.0V 控制邏輯接口。NPIC6C596A 的工作電壓范圍為 2.3 至 5.5V，因此可與 5.0、3.3 和 2.5V 控制邏輯接口一起使用。所有 NPIC6C 器件的工作溫度范圍為 -40 至 +125°C，輸入時鐘頻率至少為 10MHz。
    NPIC6C LED 驅(qū)動器采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)小外形 (SO) 和（薄型小外形封裝）TSSOP 封裝，以及節(jié)省空間的稀疏超薄四方扁平無引線 (DQFN) 無引線封裝，它比 TSSOP 小 76%，比四方扁平無引線 (QFN) 小 40%。DQFN 封裝還包括散熱器，是使用較高電流的空間受限應(yīng)用的封裝。還提供汽車變型。
    更小、更便宜
    當(dāng) LED 成為設(shè)計的一部分時，移位寄存器使得使用更小、更便宜的微控制器成為可能。包括 NXP 在內(nèi)的許多供應(yīng)商都提供標(biāo)準(zhǔn) 8 位移位寄存器（例如 74HC595）。配備開漏輸出的移位寄存器（例如 NXP 的 NPIC6C 系列）更進一步，因為它們無需外部 LED 驅(qū)動器。