MAX6950/MAX6951：高性能LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片的深度解析

在電子設(shè)備的顯示領(lǐng)域，LED顯示屏憑借其高亮度、低功耗、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。而要實(shí)現(xiàn)LED顯示屏的精確控制和高效驅(qū)動(dòng)，一款優(yōu)秀的顯示驅(qū)動(dòng)芯片至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入探討Maxim公司的兩款明星產(chǎn)品——MAX6950和MAX6951。

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芯片概述

MAX6950和MAX6951是兩款緊湊的共陰極顯示驅(qū)動(dòng)芯片，它們通過(guò)SPI?、QSPI?、MICROWIRE?兼容的串行接口，將微處理器與單個(gè)7段數(shù)字LED、條形圖或離散LED連接起來(lái)。其中，MAX6950可驅(qū)動(dòng)多達(dá)5個(gè)7段數(shù)字或40個(gè)離散LED，而MAX6951則能驅(qū)動(dòng)多達(dá)8個(gè)7段數(shù)字或64個(gè)離散LED。這兩款芯片的供電電壓范圍為2.7V至5.5V，非常適合各種低功耗應(yīng)用。

芯片特性

高速串行接口

具備26MHz的高速SPI、QSPI、MICROWIRE兼容串行接口，能夠快速傳輸數(shù)據(jù)，確保顯示的實(shí)時(shí)性和流暢性。

寬電壓范圍

可在2.7V至5.5V的電壓下穩(wěn)定工作，適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

靈活的顯示控制

• 支持十六進(jìn)制解碼/無(wú)解碼數(shù)字選擇，用戶(hù)可以根據(jù)需要選擇是否對(duì)數(shù)字進(jìn)行解碼，實(shí)現(xiàn)各種顯示效果。
• 具備數(shù)字亮度控制功能，可通過(guò)內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制器對(duì)顯示亮度進(jìn)行16級(jí)調(diào)節(jié)。
• 支持段閃爍控制，且閃爍可以在多個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間同步，為顯示增添動(dòng)態(tài)效果。

  低功耗設(shè)計(jì)

• 具有低功耗關(guān)斷模式，關(guān)斷電流僅為75μA，同時(shí)數(shù)據(jù)可以保留，有效節(jié)省能源。
• 段驅(qū)動(dòng)器采用壓擺率限制技術(shù)，可降低電磁干擾（EMI）。

  其他特性

• 上電時(shí)顯示空白，避免不必要的顯示。
• 可驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)字，適用于大多數(shù)LED顯示屏。
• 多路復(fù)用時(shí)鐘可與外部時(shí)鐘同步，確保顯示的穩(wěn)定性。

芯片應(yīng)用

MAX6950和MAX6951的應(yīng)用范圍非常廣泛，涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域：

• 消費(fèi)電子：如機(jī)頂盒、面板儀表等，為用戶(hù)提供清晰的數(shù)字顯示。
• 家電產(chǎn)品：如白色家電，可用于顯示各種工作狀態(tài)和參數(shù)。
• 工業(yè)控制：在工業(yè)控制器和儀器儀表中，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。
• 音頻設(shè)備：專(zhuān)業(yè)音頻設(shè)備中，用于顯示音量、頻率等信息。
• 醫(yī)療設(shè)備：在醫(yī)療設(shè)備中，為醫(yī)護(hù)人員提供準(zhǔn)確的參數(shù)顯示。

芯片參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

電氣特性

引腳說(shuō)明

串行尋址模式

MAX6950和MAX6951采用SPI兼容的3線串行接口，通過(guò)三個(gè)輸入引腳（CLK、CS、DIN）與微處理器通信。串行接口數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度為16位，其中D15 - D8包含命令地址，D7 - D0包含數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸順序?yàn)镈15首先傳輸，D0最后傳輸。具體的寫(xiě)入序列如下：

1. 將CLK拉低。
2. 將CS拉低，使能內(nèi)部16位移位寄存器。
3. 按照順序?qū)?6位數(shù)據(jù)（D15 - D0）時(shí)鐘輸入到DIN，注意設(shè)置和保持時(shí)間。
4. 將CS拉高，鎖存數(shù)據(jù)。

寄存器配置

無(wú)操作寄存器（No-Op）

當(dāng)MAX6950或MAX6951作為級(jí)聯(lián)SPI設(shè)備鏈中的最后一個(gè)設(shè)備時(shí)使用，確保在向其他級(jí)聯(lián)設(shè)備寫(xiě)入特定命令時(shí)，該芯片接收無(wú)操作命令。

顯示測(cè)試寄存器（Display-Test）

用于在正常模式和顯示測(cè)試模式之間切換。顯示測(cè)試模式下，所有LED點(diǎn)亮，覆蓋但不改變所有控制和數(shù)字寄存器（包括關(guān)斷寄存器）。

掃描限制寄存器（Scan-Limit）

設(shè)置顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)量，范圍為1至8個(gè)?？梢詫AX6950設(shè)置為掃描6、7或8個(gè)數(shù)字，但實(shí)際只有前5個(gè)數(shù)字會(huì)顯示。

強(qiáng)度寄存器（Intensity）

通過(guò)內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制器對(duì)顯示亮度進(jìn)行數(shù)字控制，可將平均段電流從峰值電流的1/16到15/16進(jìn)行16級(jí)調(diào)節(jié)。

解碼模式寄存器（Decode Mode）

為每個(gè)數(shù)字設(shè)置十六進(jìn)制解碼（0 - 9，A - F）或無(wú)解碼操作，每個(gè)位對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字，邏輯高選擇十六進(jìn)制解碼，邏輯低繞過(guò)解碼器。

數(shù)字寄存器（Display Digit）

由兩個(gè)8字節(jié)的雙端口SRAM平面（P0和P1）實(shí)現(xiàn)，用于存儲(chǔ)用戶(hù)希望在LED數(shù)字上顯示的數(shù)據(jù)。

顯示閃爍模式

芯片支持顯示閃爍功能，通過(guò)在P0和P1平面之間交替顯示數(shù)字寄存器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。閃爍速度由多路復(fù)用時(shí)鐘頻率和配置寄存器中的閃爍速率選擇位B決定。多個(gè)MAX6950/MAX6951驅(qū)動(dòng)器的OSC輸入可以連接到外部時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)閃爍的同步。

外部組件選擇

RSET和CSET

RC振蕩器使用外部電阻RSET和外部電容CSET設(shè)置振蕩器頻率fOSC，范圍為1MHz至8MHz。RSET還設(shè)置峰值段電流，推薦值為56kΩ，CSET推薦值為27pF，此時(shí)振蕩器頻率為4MHz，閃爍頻率分別為0.5Hz和1Hz。

LED最大反向電壓

由于芯片的顯示連接方案會(huì)使LED段在多路復(fù)用時(shí)間的一部分處于反向偏置，因此選擇的LED必須能夠承受等于芯片最大電源電壓的反向偏置。

應(yīng)用注意事項(xiàng)

選擇電源電壓以最小化功耗

在滿足LED正向電壓降和驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)0.6V裕量的前提下，應(yīng)盡量選擇較低的電源電壓，以降低驅(qū)動(dòng)芯片的功耗。如果電源電壓過(guò)高，可以在電源中插入串聯(lián)電阻來(lái)降低芯片的供電電壓。

低電壓操作

芯片在2.7V至5.5V的電源范圍內(nèi)工作，最低有效電源電壓由LED在峰值電流ISEG下的正向電壓降加上驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)所需的0.6V裕量決定。當(dāng)電源電壓低于此值時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)可能會(huì)出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象，無(wú)法正確調(diào)節(jié)電流。

計(jì)算功耗

芯片的功耗上限由以下公式計(jì)算： [PD=(V+×I+)+(V+-VLED)(DUTY×ISEG×N)] 其中，V+為電源電壓，DUTY為強(qiáng)度寄存器設(shè)置的占空比，N為驅(qū)動(dòng)的段數(shù)，VLED為L(zhǎng)ED正向電壓，ISEG為RSET設(shè)置的段電流。

電源和布局

芯片使用單個(gè)2.7V至5.5V電源供電，應(yīng)使用0.1μF電容盡可能靠近引腳旁路電源。如果芯片離電路板輸入大容量去耦電容較遠(yuǎn)，應(yīng)添加22μF電容。在電路板布局時(shí)，RSET應(yīng)靠近引腳7和8，并使用短走線直接連接到這些引腳，RSET的接地端走線應(yīng)直接連接到引腳8，且不與其他接地連接共用。

總結(jié)

MAX6950和MAX6951是兩款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異的LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片，具有高速串行接口、寬電壓范圍、靈活的顯示控制、低功耗設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種LED顯示應(yīng)用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇芯片，并注意外部組件的選擇、電源和布局等問(wèn)題，以確保芯片的正常工作和顯示效果。希望通過(guò)本文的介紹，能幫助大家更好地了解和應(yīng)用這兩款芯片。你在使用這兩款芯片的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)留言分享。