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完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器

發(fā)布時(shí)間:2021-04-02 來(lái)源:Fabio Occhipinti, Nicola Li Volsi 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】LED1642GW是意法半導(dǎo)體的新一代LED陣列驅(qū)動(dòng)器,新增一系列完全可設(shè)置的創(chuàng)新功能,同時(shí)保留原來(lái)的24針標(biāo)準(zhǔn)封裝,在實(shí)際應(yīng)用中只需一個(gè)外部電阻,從而可大幅降低組件成本,提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。
 
新的嵌入式功能讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更加靈活,為用戶提供不同的配置選擇:局部調(diào)光、全局電流調(diào)節(jié)、開關(guān)時(shí)間設(shè)定、通道間順序延時(shí)、先進(jìn)的LED故障檢測(cè)報(bào)告、自動(dòng)節(jié)能專利技術(shù)、串行數(shù)據(jù)與時(shí)鐘重新同步等諸多功能。
 
LED1642GW專注于滿足圖1所示應(yīng)用領(lǐng)域?qū)翟氲男枨?,讓用戶能夠通過(guò)串行接口,設(shè)定輸出通道的開關(guān)速度,共有四檔速度可選,導(dǎo)通時(shí)間設(shè)定范圍為30nS- 270nS。配合可設(shè)定通道間輸出延時(shí),開關(guān)時(shí)間設(shè)定讓用戶輕松地調(diào)節(jié)應(yīng)用,切實(shí)降低EMI干擾,最大限度提升電壓穩(wěn)定性。當(dāng)輸出通道設(shè)為關(guān)斷且在收到第一通道導(dǎo)通命令后快速自動(dòng)喚醒時(shí),自動(dòng)省電節(jié)能創(chuàng)新功能可自動(dòng)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器。
 
完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器
圖1-ALED1642GW的主要應(yīng)用示例
 
前言
 
LED在我們?nèi)粘I钪械拇笠?guī)模普及不再是新鮮事物,移動(dòng)應(yīng)用、廣告標(biāo)牌、液晶電視背光、照明和汽車LED燈光隨處可見。LED燈具價(jià)格走低,能效升高,讓設(shè)備廠商獲得重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的動(dòng)力。每種產(chǎn)品都需要不同的LED驅(qū)動(dòng)器。
 
在成熟的LED驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)上,供應(yīng)商必須不斷地優(yōu)化產(chǎn)品性能、可靠性和成本結(jié)構(gòu)。對(duì)于要求高的造價(jià)高的重要項(xiàng)目,要想實(shí)現(xiàn)真正的差異化,取得同級(jí)最佳的性能,則必須以巧妙的方式實(shí)現(xiàn)功能創(chuàng)新,以市場(chǎng)價(jià)創(chuàng)造附加值。
 
LED1642GW標(biāo)準(zhǔn)LED驅(qū)動(dòng)器具有優(yōu)異的通道對(duì)通道輸出電流匹配度(±3%),每款產(chǎn)品都擁有業(yè)界最小的工作電流。LED1642GW擁有汽車級(jí)質(zhì)量證書,確保產(chǎn)品本身具有高水平的可靠性和穩(wěn)健性。LED1642GW巧妙地處理新的市場(chǎng)需求,在標(biāo)準(zhǔn)封裝內(nèi)集成諸多創(chuàng)新功能,為用戶提供業(yè)界最好的創(chuàng)新成本比。
 
LED1642GW產(chǎn)品簡(jiǎn)介
 
LED1642GW是意法半導(dǎo)體為L(zhǎng)ED面板和顯示板設(shè)計(jì)的一款低壓低功耗16位單片移位寄存器。
 
LED1642GW保證20V輸出電壓,可驅(qū)動(dòng)多粒串聯(lián)的LED。輸出端有十六個(gè)穩(wěn)壓電源,提供3mA-36mA恒流輸出驅(qū)動(dòng)LED。用戶可以通過(guò)一個(gè)外部電阻設(shè)置電流,用兩個(gè)7位電流增益寄存器在兩個(gè)子量程內(nèi)調(diào)節(jié)電流,還可以通過(guò)12/16位灰度控制器調(diào)節(jié)每個(gè)通道的亮度。
 
開關(guān)時(shí)間可以設(shè)為四個(gè)不同值,有助于降低系統(tǒng)噪聲。
 
LED1642GW提供開路/短路故障檢測(cè)模式,自動(dòng)關(guān)閉和自動(dòng)開啟功能(可選)可節(jié)省電能,無(wú)需任何外部干預(yù)。熱管理功能在過(guò)熱時(shí)報(bào)警,輸出過(guò)熱(170°C)時(shí)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器。
 
串行接口的高頻時(shí)鐘(最高30 MHz)使該產(chǎn)品適合高速率數(shù)據(jù)傳輸??蛇x的逐漸輸出延時(shí)用于降低涌流,特別是在菊花鏈配置中,可選的SDO同步功能十分有用。電源電壓范圍為3V到5.5V。
 
LED1642GW特性
 
通過(guò)配置寄存器可啟用LED1642GW的多項(xiàng)功能。下文簡(jiǎn)要介紹每項(xiàng)功能。
 
增益控制和電流范圍
 
通過(guò)連在R-EXT引腳和GND引腳之間的外部電阻,可以設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的輸出電流。同時(shí),還可通過(guò)配置寄存器專用位來(lái)修改電流值。根據(jù)內(nèi)部增益和范圍調(diào)整,該產(chǎn)品可將電流升到36mA或降到3mA。所以無(wú)需修改外部電阻值即可更改輸出電流,從而避免修改硬件,如圖2所示。這個(gè)功能還能用于全局模擬調(diào)光功能,設(shè)置驅(qū)動(dòng)器輸出直流可調(diào)節(jié)LED的亮度和色溫。
 
完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器
圖2-內(nèi)部增益調(diào)節(jié)
 
檢錯(cuò)
 
終止顯示器正常運(yùn)行,且開啟驅(qū)動(dòng)器的全部通道,可以執(zhí)行故障檢查過(guò)程,查找LED燈或顯示屏故障。例如,可發(fā)現(xiàn)開路或短路LED,并確定其所在位置,從而簡(jiǎn)化顯示屏檢修工作。
 
自動(dòng)關(guān)閉電源和喚醒
 
當(dāng)所有輸出通道都關(guān)閉時(shí),這項(xiàng)功能可以降低功耗。通過(guò)配置寄存器可以開啟或禁用這項(xiàng)功能。當(dāng)所有通道的鎖存數(shù)據(jù)是“0”時(shí)(輸出關(guān)閉),自動(dòng)關(guān)閉電源(AutoOFF)啟動(dòng);當(dāng)?shù)谝粋€(gè)鎖存數(shù)據(jù)串包含至少一個(gè)值 是“1”的數(shù)據(jù)位時(shí)(至少一個(gè)輸出是開啟狀態(tài)),該驅(qū)動(dòng)器將會(huì)重新激活(喚醒)。這項(xiàng)功能可大幅降低顯示屏的耗電量,節(jié)能效果在大屏顯示器應(yīng)用中特別明顯。
 
可設(shè)置開關(guān)時(shí)間
 
為進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)靈活性,電流發(fā)生器可以設(shè)置開關(guān)時(shí)間(輸出電流波形)。按照實(shí)際應(yīng)用需求,通過(guò)使用配置寄存器,可將開關(guān)時(shí)間設(shè)為四個(gè)不同的數(shù)值:30/20ns, 100/40ns, 140/80ns, 180/150ns??蛇x數(shù)值是tON(升流時(shí)間)和tOFF (降流時(shí)間)。在LED PWM工作過(guò)程中,這個(gè)功能可優(yōu)化EMI性能。
 
SDO延時(shí)
 
在正常情況下,SDO引腳數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)上升沿移出。(在下面的圖中,信號(hào) (1)傳播延時(shí)大約15ns)。SDO引腳數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)下降沿移出 (在下面的圖中,信號(hào) (2)傳播延時(shí)大約幾納秒 )。通過(guò)正確設(shè)置配置寄存器可開啟這項(xiàng)功能,這在數(shù)據(jù)通道和時(shí)鐘通道延時(shí)失匹的菊花鏈結(jié)構(gòu)中特別有用(電路板走線)。在物理層時(shí)鐘和數(shù)據(jù)很難同步時(shí),SDO延時(shí)是一個(gè)快捷的解決方案。如圖3所示。
 
完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器
圖3-SDO同步
 
完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器
圖4-逐漸輸出延時(shí)
 
逐漸輸出延時(shí)
 
逐漸輸出延時(shí)的本質(zhì)是逐漸開啟電流發(fā)生器,避免所有輸出通道同時(shí)開啟。換句話說(shuō),當(dāng)PWM控制器開啟驅(qū)動(dòng)器通道時(shí),輸出通道可以同時(shí)或錯(cuò)開啟動(dòng)。通過(guò)設(shè)置配置寄存器,用戶可以在兩個(gè)輸出通道之間設(shè)定開啟延時(shí)(兩個(gè)相鄰?fù)ǖ乐g延時(shí)10ns,第一通道與最后通道之間延時(shí)大約150ns)。圖4所示是典型的輸出時(shí)序。
 
這個(gè)功能可防止大量涌流沖擊驅(qū)動(dòng)器,降低旁通電容數(shù)值,還有助降低EMI干擾。
 
PWM計(jì)數(shù)器設(shè)置和亮度寄存器
 
通過(guò)控制12/16位PWM灰度亮度,可調(diào)節(jié)每個(gè)通道的亮度。亮度數(shù)據(jù)通過(guò)SDI引腳裝入16位移位寄存器,每個(gè)輸出通道都有一個(gè)移位寄存器。輸出PWM信號(hào)是比較亮度寄存器內(nèi)容和16位或12 位計(jì)數(shù)器(配置寄存器選擇)而產(chǎn)生的。計(jì)數(shù)器時(shí)鐘源由PWCLK引腳提供,如圖5所示。
 
完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器
圖5-PWM信號(hào)生成
 
通過(guò)使用獨(dú)立的PWM控制(局部變光)器,可以改變每個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出的LED亮度(相當(dāng)于均流調(diào)節(jié)),而色溫保持不變,因?yàn)楣ぷ鼽c(diǎn)與實(shí)際電流相關(guān)。
 
溫度標(biāo)志
 
該產(chǎn)品有一個(gè)溫度控制邏輯功能,當(dāng)內(nèi)部溫度高于150°C時(shí),邏輯模塊提供標(biāo)志狀態(tài)。如果溫度繼續(xù)升高,超過(guò)170°C,熱關(guān)斷功能將會(huì)啟動(dòng),關(guān)閉功率模擬端,以保護(hù)驅(qū)動(dòng)器。不過(guò),數(shù)字接口將會(huì)繼續(xù)工作,確保菊花鏈和數(shù)據(jù)通信正常運(yùn)行??赏ㄟ^(guò)SDO引腳讀取溫度控制狀態(tài)信息。
 
LED1642GW評(píng)估板
 
STEVAL-ILL061V1(圖6)是LED1642GW驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用演示板,是一個(gè)高亮度RGB LED陣列系統(tǒng)板,有局部調(diào)光和基于STM32微控制器和SPI接口的診斷功能。ST L7981 DC/DC轉(zhuǎn)換器為整個(gè)電路板提供電源。該演示板實(shí)現(xiàn)三個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)LED色溫調(diào)節(jié)器,提供多個(gè)照明功能和圖形效果,例如,總體亮度變化,隨機(jī)顏色速度、顏色波浪、可設(shè)置動(dòng)畫和錯(cuò)誤檢測(cè)。
 
完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器
圖6-STEVAL-ILL061V1評(píng)估板
 
計(jì)算機(jī) GUI圖形用戶界面軟件(圖7和圖8)讓用戶能夠控制全部功能,設(shè)置圖案。
 
完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器
圖7-LED1642GW PC GUI(高級(jí)模式)
 
完全可設(shè)置的智能16粒LED光源驅(qū)動(dòng)器
圖8-LED1642GW PC GUI(圖案設(shè)置)
 
結(jié)論
 
LED1642GW是意法半導(dǎo)體最新的設(shè)計(jì)靈活的LED陣列驅(qū)動(dòng)器,具LED智能驅(qū)動(dòng)功能、先進(jìn)的LED故障檢錯(cuò)和節(jié)能管理功能,適用于各種應(yīng)用場(chǎng)合。全套評(píng)估套件(硬件電路板和軟件開發(fā)工具)讓用戶能夠輕松、快速開發(fā)增強(qiáng)型LED驅(qū)動(dòng)解決方案。
 
 
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