增強型LED驅(qū)動解決方案：完全可設置的智能16粒LED光源驅(qū)動器

LED1642GW是意法半導體的新一代LED陣列驅(qū)動器，新增一系列完全可設置的創(chuàng)新功能，同時保留原來的24針標準封裝，在實際應用中只需一個外部電阻，從而可大幅降低組件成本，提高系統(tǒng)設計的靈活性。

新的嵌入式功能讓系統(tǒng)設計變得更加靈活，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)時間設定、通道間順序延時、先進的LED故障檢測報告、自動節(jié)能專利技術(shù)、串行數(shù)據(jù)與時鐘重新同步等諸多功能。

LED1642GW專注于滿足圖1所示應用領域?qū)翟氲男枨?，讓用戶能夠通過串行接口，設定輸出通道的開關(guān)速度，共有四檔速度可選，導通時間設定范圍為30nS- 270nS。配合可設定通道間輸出延時，開關(guān)時間設定讓用戶輕松地調(diào)節(jié)應用，切實降低EMI干擾，最大限度提升電壓穩(wěn)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喚醒時，自動省電節(jié)能創(chuàng)新功能可自動關(guān)斷驅(qū)動器。

圖1 – ALED1642GW的主要應用示例

前言

LED在我們?nèi)粘Ｉ钪械拇笠?guī)模普及不再是新鮮事物，移動應用、廣告標牌、液晶電視背光、照明和汽車LED燈光隨處可見。LED燈具價格走低，能效升高，讓設備廠商獲得重新設計產(chǎn)品的動力。每種產(chǎn)品都需要不同的LED驅(qū)動器。

在成熟的LED驅(qū)動市場上，供應商必須不斷地優(yōu)化產(chǎn)品性能、可靠性和成本結(jié)構(gòu)。對于要求高的造價高的重要項目，要想實現(xiàn)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現(xiàn)功能創(chuàng)新，以市場價創(chuàng)造附加值。

LED1642GW標準LED驅(qū)動器具有優(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，在標準封裝內(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是意法半導體為LED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(qū)動多粒串聯(lián)的LED。輸出端有十六個穩(wěn)壓電源，提供3mA-36mA恒流輸出驅(qū)動LED。用戶可以通過一個外部電阻設置電流，用兩個7位電流增益寄存器在兩個子量程內(nèi)調(diào)節(jié)電流，還可以通過12/16位灰度控制器調(diào)節(jié)每個通道的亮度。

開關(guān)時間可以設為四個不同值，有助于降低系統(tǒng)噪聲。

LED1642GW提供開路/短路故障檢測模式，自動關(guān)閉和自動開啟功能（可選）可節(jié)省電能，無需任何外部干預。熱管理功能在過熱時報警，輸出過熱（170°C）時關(guān)斷驅(qū)動器。

串行接口的高頻時鐘（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的多項功能。下文簡要介紹每項功能。

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，可以設置驅(qū)動器的輸出電流。同時，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。這個功能還能用于全局模擬調(diào)光功能，設置驅(qū)動器輸出直流可調(diào)節(jié)LED的亮度和色溫。

圖2 –內(nèi)部增益調(diào)節(jié)

檢錯

終止顯示器正常運行，且開啟驅(qū)動器的全部通道，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。

自動關(guān)閉電源和喚醒

當所有輸出通道都關(guān)閉時，這項功能可以降低功耗。通過配置寄存器可以開啟或禁用這項功能。當所有通道的鎖存數(shù)據(jù)是“0”時（輸出關(guān)閉），自動關(guān)閉電源（AutoOFF）啟動；當?shù)谝粋€鎖存數(shù)據(jù)串包含至少一個值是“1”的數(shù)據(jù)位時（至少一個輸出是開啟狀態(tài)），該驅(qū)動器將會重新激活（喚醒）。這項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用中特別明顯。

可設置開關(guān)時間

為進一步提升設計靈活性，電流發(fā)生器可以設置開關(guān)時間（輸出電流波形）。按照實際應用需求，通過使用配置寄存器，可將開關(guān)時間設為四個不同的數(shù)值：30/20ns， 100/40ns， 140/80ns， 180/150ns?？蛇x數(shù)值是tON（升流時間）和tOFF （降流時間）。在LED PWM工作過程中，這個功能可優(yōu)化EMI性能。

SDO延時

在正常情況下，SDO引腳數(shù)據(jù)在時鐘信號上升沿移出。（在下面的圖中，信號（1）傳播延時大約15ns）。SDO引腳數(shù)據(jù)在時鐘信號下降沿移出（在下面的圖中，信號（2）傳播延時大約幾納秒）。通過正確設置配置寄存器可開啟這項功能，這在數(shù)據(jù)通道和時鐘通道延時失匹的菊花鏈結(jié)構(gòu)中特別有用（電路板走線）。在物理層時鐘和數(shù)據(jù)很難同步時，SDO延時是一個快捷的解決方案。如圖3所示。

圖3 –SDO同步

圖4 – 逐漸輸出延時

逐漸輸出延時

逐漸輸出延時的本質(zhì)是逐漸開啟電流發(fā)生器，避免所有輸出通道同時開啟。換句話說，當PWM控制器開啟驅(qū)動器通道時，輸出通道可以同時或錯開啟動。通過設置配置寄存器，用戶可以在兩個輸出通道之間設定開啟延時（兩個相鄰通道之間延時10ns，第一通道與最后通道之間延時大約150ns）。圖4所示是典型的輸出時序。

這個功能可防止大量涌流沖擊驅(qū)動器，降低旁通電容數(shù)值，還有助降低EMI干擾。

PWM計數(shù)器設置和亮度寄存器

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，每個輸出通道都有一個移位寄存器。輸出PWM信號是比較亮度寄存器內(nèi)容和16位或12?位計數(shù)器（配置寄存器選擇）而產(chǎn)生的。計數(shù)器時鐘源由PWCLK引腳提供，如圖5所示。

圖5 –PWM信號生成

通過使用獨立的PWM控制（局部變光）器，可以改變每個驅(qū)動輸出的LED亮度（相當于均流調(diào)節(jié)），而色溫保持不變，因為工作點與實際電流相關(guān)。

溫度標志

該產(chǎn)品有一個溫度控制邏輯功能，當內(nèi)部溫度高于150°C時，邏輯模塊提供標志狀態(tài)。如果溫度繼續(xù)升高，超過170°C，熱關(guān)斷功能將會啟動，關(guān)閉功率模擬端，以保護驅(qū)動器。不過，數(shù)字接口將會繼續(xù)工作，確保菊花鏈和數(shù)據(jù)通信正常運行?？赏ㄟ^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(qū)動器的應用演示板，是一個高亮度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)換器為整個電路板提供電源。該演示板實現(xiàn)三個LED驅(qū)動器和一個LED色溫調(diào)節(jié)器，提供多個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、可設置動畫和錯誤檢測。

圖6 – STEVAL-ILL061V1評估板

計算機 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，設置圖案。