摘要

　　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。

　　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)品簡介

　　LED1642GW是意法半導(dǎo)體為LED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，無需任何外部干預(yù)。熱管理功能在過熱時(shí)報(bào)警，輸出過熱(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。可選的逐漸輸出延時(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

　　通過配置寄存器可啟用LED1642GW的多項(xiàng)功能。下文簡要介紹每項(xiàng)功能。

　　增益控制和電流范圍

　　通過連在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)，還可通過配置寄存器專用位來修改電流值。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。

　　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。可選數(shù)值是tON(升流時(shí)間)和tOFF (降流時(shí)間)。在LED PWM工作過程中，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。

　　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)是逐漸開啟電流發(fā)生器，避免所有輸出通道同時(shí)開啟。換句話說，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。

　　圖5 –PWM信號(hào)生成

　　通過使用獨(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，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^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。

　　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。

　　圖7 – LED1642GW PC GUI(高級(jí)模式)

　　圖8 – LED1642GW PC GUI(圖案設(shè)置)

　　演示板、PC GUI軟件和微控制器固件可從www.st.com訂購或下載。

　　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。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] LED1642GW Datasheet

　　[2] AN4374Start-up guide

　　[3] STEVAL-ILL061V1 Demo Board and GUI