新的嵌入式功能讓系統設計變得更加靈活，為用戶(hù)提供不同的配置選擇：局部調光、全局電流調節、開(kāi)關(guān)時(shí)間設定、通道間順序延時(shí)、先進(jìn)的LED故障檢測報告、自動(dòng)節能專(zhuān)利技術(shù)、串行數據與時(shí)鐘重新同步等諸多功能。

 

LED1642GW專(zhuān)注于滿(mǎn)足圖1所示應用領(lǐng)域對降噪的需求，讓用戶(hù)能夠通過(guò)串行接口，設定輸出通道的開(kāi)關(guān)速度，共有四檔速度可選，導通時(shí)間設定范圍為30nS- 270nS。配合可設定通道間輸出延時(shí)，開(kāi)關(guān)時(shí)間設定讓用戶(hù)輕松地調節應用，切實(shí)降低EMI干擾，最大限度提升電壓穩定性。當輸出通道設為關(guān)斷且在收到第一通道導通命令后快速自動(dòng)喚醒時(shí)，自動(dòng)省電節能創(chuàng )新功能可自動(dòng)關(guān)斷驅動(dòng)器。

 

圖1-ALED1642GW的主要應用示例

 

前言

 

LED在我們日常生活中的大規模普及不再是新鮮事物，移動(dòng)應用、廣告標牌、液晶電視背光、照明和汽車(chē)LED燈光隨處可見(jiàn)。LED燈具價(jià)格走低，能效升高，讓設備廠(chǎng)商獲得重新設計產(chǎn)品的動(dòng)力。每種產(chǎn)品都需要不同的LED驅動(dòng)器。

 

在成熟的LED驅動(dòng)市場(chǎng)上，供應商必須不斷地優(yōu)化產(chǎn)品性能、可靠性和成本結構。對于要求高的造價(jià)高的重要項目，要想實(shí)現真正的差異化，取得同級最佳的性能，則必須以巧妙的方式實(shí)現功能創(chuàng )新，以市場(chǎng)價(jià)創(chuàng )造附加值。

 

LED1642GW標準LED驅動(dòng)器具有優(yōu)異的通道對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(chē)級質(zhì)量證書(shū)，確保產(chǎn)品本身具有高水平的可靠性和穩健性。LED1642GW巧妙地處理新的市場(chǎng)需求，在標準封裝內集成諸多創(chuàng )新功能，為用戶(hù)提供業(yè)界最好的創(chuàng )新成本比。

 

LED1642GW產(chǎn)品簡(jiǎn)介

 

LED1642GW是意法半導體為L(cháng)ED面板和顯示板設計的一款低壓低功耗16位單片移位寄存器。

 

LED1642GW保證20V輸出電壓，可驅動(dòng)多粒串聯(lián)的LED。輸出端有十六個(gè)穩壓電源，提供3mA-36mA恒流輸出驅動(dòng)LED。用戶(hù)可以通過(guò)一個(gè)外部電阻設置電流，用兩個(gè)7位電流增益寄存器在兩個(gè)子量程內調節電流，還可以通過(guò)12/16位灰度控制器調節每個(gè)通道的亮度。

 

開(kāi)關(guān)時(shí)間可以設為四個(gè)不同值，有助于降低系統噪聲。

 

LED1642GW提供開(kāi)路/短路故障檢測模式，自動(dòng)關(guān)閉和自動(dòng)開(kāi)啟功能(可選)可節省電能，無(wú)需任何外部干預。熱管理功能在過(guò)熱時(shí)報警，輸出過(guò)熱(170°C)時(shí)關(guān)斷驅動(dòng)器。

 

串行接口的高頻時(shí)鐘(最高30 MHz)使該產(chǎn)品適合高速率數據傳輸?？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的多項功能。下文簡(jiǎn)要介紹每項功能。

 

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，可以設置驅動(dòng)器的輸出電流。同時(shí)，還可通過(guò)配置寄存器專(zhuān)用位來(lái)修改電流值。根據內部增益和范圍調整，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光功能，設置驅動(dòng)器輸出直流可調節LED的亮度和色溫。

 

圖2-內部增益調節

 

檢錯

 

終止顯示器正常運行，且開(kāi)啟驅動(dòng)器的全部通道，可以執行故障檢查過(guò)程，查找LED燈或顯示屏故障。例如，可發(fā)現開(kāi)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

 

當所有輸出通道都關(guān)閉時(shí)，這項功能可以降低功耗。通過(guò)配置寄存器可以開(kāi)啟或禁用這項功能。當所有通道的鎖存數據是“0”時(shí)（輸出關(guān)閉），自動(dòng)關(guān)閉電源(AutoOFF)啟動(dòng)；當第一個(gè)鎖存數據串包含至少一個(gè)值 是“1”的數據位時(shí)（至少一個(gè)輸出是開(kāi)啟狀態(tài)），該驅動(dòng)器將會(huì )重新激活（喚醒）。這項功能可大幅降低顯示屏的耗電量，節能效果在大屏顯示器應用中特別明顯。

 

可設置開(kāi)關(guān)時(shí)間

 

為進(jìn)一步提升設計靈活性，電流發(fā)生器可以設置開(kāi)關(guān)時(shí)間（輸出電流波形）。按照實(shí)際應用需求，通過(guò)使用配置寄存器，可將開(kāi)關(guān)時(shí)間設為四個(gè)不同的數值:30/20ns, 100/40ns, 140/80ns, 180/150ns?？蛇x數值是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引腳數據在時(shí)鐘信號上升沿移出。(在下面的圖中，信號 (1)傳播延時(shí)大約15ns）。SDO引腳數據在時(shí)鐘信號下降沿移出 (在下面的圖中，信號 (2)傳播延時(shí)大約幾納秒 ）。通過(guò)正確設置配置寄存器可開(kāi)啟這項功能，這在數據通道和時(shí)鐘通道延時(shí)失匹的菊花鏈結構中特別有用(電路板走線(xiàn))。在物理層時(shí)鐘和數據很難同步時(shí)，SDO延時(shí)是一個(gè)快捷的解決方案。如圖3所示。

 

圖3-SDO同步

 

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(kāi)啟電流發(fā)生器，避免所有輸出通道同時(shí)開(kāi)啟。換句話(huà)說(shuō)，當PWM控制器開(kāi)啟驅動(dòng)器通道時(shí)，輸出通道可以同時(shí)或錯開(kāi)啟動(dòng)。通過(guò)設置配置寄存器，用戶(hù)可以在兩個(gè)輸出通道之間設定開(kāi)啟延時(shí)(兩個(gè)相鄰通道之間延時(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動(dòng)器，降低旁通電容數值，還有助降低EMI干擾。

 

PWM計數器設置和亮度寄存器

 

通過(guò)控制12/16位PWM灰度亮度，可調節每個(gè)通道的亮度。亮度數據通過(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信號是比較亮度寄存器內容和16位或12 位計數器(配置寄存器選擇)而產(chǎn)生的。計數器時(shí)鐘源由PWCLK引腳提供，如圖5所示。

 

圖5-PWM信號生成

 

通過(guò)使用獨立的PWM控制(局部變光)器，可以改變每個(gè)驅動(dòng)輸出的LED亮度(相當于均流調節)，而色溫保持不變，因為工作點(diǎn)與實(shí)際電流相關(guān)。

 

溫度標志

 

該產(chǎn)品有一個(gè)溫度控制邏輯功能，當內部溫度高于150°C時(shí)，邏輯模塊提供標志狀態(tài)。如果溫度繼續升高，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，以保護驅動(dòng)器。不過(guò)，數字接口將會(huì )繼續工作，確保菊花鏈和數據通信正常運行?？赏ㄟ^(guò)SDO引腳讀取溫度控制狀態(tài)信息。

 

LED1642GW評估板

 

STEVAL-ILL061V1(圖6)是LED1642GW驅動(dòng)器的應用演示板，是一個(gè)高亮度RGB LED陣列系統板，有局部調光和基于STM32微控制器和SPI接口的診斷功能。ST L7981 DC/DC轉換器為整個(gè)電路板提供電源。該演示板實(shí)現三個(gè)LED驅動(dòng)器和一個(gè)LED色溫調節器，提供多個(gè)照明功能和圖形效果，例如，總體亮度變化，隨機顏色速度、顏色波浪、可設置動(dòng)畫(huà)和錯誤檢測。

 

圖6-STEVAL-ILL061V1評估板

 

計算機 GUI圖形用戶(hù)界面軟件(圖7和圖8)讓用戶(hù)能夠控制全部功能，設置圖案。

 

圖7-LED1642GW PC GUI(高級模式)

 

圖8-LED1642GW PC GUI(圖案設置)

 

結論

 

LED1642GW是意法半導體最新的設計靈活的LED陣列驅動(dòng)器，具LED智能驅動(dòng)功能、先進(jìn)的LED故障檢錯和節能管理功能，適用于各種應用場(chǎng)合。全套評估套件(硬件電路板和軟件開(kāi)發(fā)工具)讓用戶(hù)能夠輕松、快速開(kāi)發(fā)增強型LED驅動(dòng)解決方案。

 

 

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