2022年德州仪器新型LED驱动芯片 .pdf

Texas Instruments China 德州仪器新型LED驱动芯片瞄准大屏幕彩显领域 LED 技术现在成了众家厂商追逐的热点。从终端厂商欧司朗，科锐到芯片供应商首尔半导体，美信，MicroSemi，安森美，德州仪器等均频频出新，力图在新一轮市场争夺战中分的多一杯羹。 吴涛说，德州仪器能够提供多种支持LED应用的技术。AC/DC 转换驱动，DC/DC 转换型，模拟芯片控制以及数字芯片驱动控制等。“本次介绍的TLC59282是一款带 4 通道分组式延迟的串行控制 16 通道恒流LED 驱动器，如下图示，通过外部电阻设定控制产品需要的电流，如 50mA 。” 德州仪器(TI) TLC59282 LED驱动器是针对LED彩色显示屏应用推出的一款新品。该产品是一个恒流的LED驱动器，之所以恒流就意味着LED接到这儿以后，TLC59282通过外部的电阻可以把外部电流设定在你需要的电流上，比如50mA ，它的作用是把电流恒定住。LED 是流控器件发光强度和三色混在一起需要电流控制，所以电流对LED是非常重要的一个指标。这是有金属外包装的专署电源，有一些厂家在做，在那些电源里同样也可以用到TI 的电源管理芯片，但不属于LED驱动的范围，只是提供一个电压源，而 TLC59282利用自身的一些特性把电压源变成可控的电流源 TLC59282 还有一些其它的管脚，比如，SIN就是数据进来的接口，SCLK就是时钟接口，还有 BLANK 相当于是一个使能脚，如果BLANK 拉高，那么 LED灯就会打开，如果 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - Texas Instruments China BLANK 变低，Output 脚就关闭，没有电流之后LED灯就灭掉了。SOUT其实说明 TLC59这一系列产品是采用级联的方式。在TLC59282产品里，一般有内部的计算器，从SIN进来的数据可以通过SOUT进到下一个芯片去。通常根据LED 显示屏的理念和设计要求，这个级联片数可多可少，少的话是两片连在一起，多的话可以24 片串到一起。对TLC59282来讲，它起到最主要的作用是把一个5V 的电压源变成恒流源，而这个恒流源是由控制器控制的，控制器发出的0101 就决定了这个LED 灯可以打开多长时间，LED打开灯的时间长短决定亮度高低。同时TLC59282控制的是 RGB三色灯，它发出的亮度不一样的时候就可以混成不同的颜色。所以LED 显示屏会显示出各种各样的色彩，主要是运用了LED三色灯三元色的原理。 在市场上，针对LED显示屏的通常是LED 16 通道的显示驱动器。TLC59282 支持的电流范围是 2-45mA ，这里两个数字2 和 45 都很重要，2 就意味着它支持最低2 个 mA ，每个通道都是2 个 mA的时候，让每个电流稳定在通道1 和通道 15 的电流都是 2 个mA ，这有什么好处呢？现在LED显示屏分普通和高亮LED 。对于普通LED 显示屏来讲，它的驱动电流一般是15 到 20mA 。对于高亮度LED来讲，虽然它会贵一些，但是它可以把驱动电流降下来，比如它可以在8mA或者 5 mA的工作电流就让 LED显示屏达到同样的亮度。如果LED驱动器最少支持的电流也是5 mA ，它稳流的精度和长期使用的寿命都会有缺陷的。通常我们要给指标留一些余量，对一个5mA的应用来讲，通常LED驱动器来讲要保持3-4mA才可以保证 5mA 能有很好的应用。2mA 为什么重要呢？因为它可以支持高亮度LED ，普通的LED 在白天用的时候，因为有太阳光和日照需要把LED 打得很亮才能看得见。我想大家有类似的经验，手机拿到太阳下看不清什么字，因为它自身的发光强度低于它的反射强度，更多看的是反射光而不是发亮的光。 LED显示屏也是同样的道理，LED显示屏在白天日照光非常强烈的时候会提高LED发光亮度使整个显示屏是可见的，但到晚上你可以显著把LED灯电流降下来，它可以达到同样的显示画面，但不需要那么大的光照强度。所以2mA的好处，正常使用15mA的时候，到了晚上可能只需要5mA或者 8mA的电流。对于一些低灰度的画面来讲，它可能需要更低的电流。比如显示有个人穿着灰色西装，要LED开很短的时间，或者让LED亮很低的亮度，低电流就能保证低灰度时LED的使用。 如果 LED显示的是静态屏，那么一个通道接一颗灯， LED的使用电流是1520mA 。如果是扫描屏，这个通道一共有4 个灯接上，通过摩斯管做切换，这时候需要把LED灯的电流打上去，简单说在某些应用上面， LED灯需要 40mA甚至 50mA的驱动电流才能正常工作，发出所要求的合格的亮度，对LED 驱动器来讲就需要更高的电流。有这么一个概念，针对静态显示屏，LED 工作电流 1520mA就够了，但扫描屏需要3040mA的工作电流。对于扫描屏来讲，每颗LED发光的时间变短了，为了达到亮度需要提高LED的工作电流。为什么2-45mA都很重要呢？因为2mA的好处可以满足低灰度高亮度小电流的 LED的显示需要，45mA可以满足扫描屏的需要。 2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - Texas Instruments China 这里有一个小的限制，当VCC电压在 3.6V 以下范围的时候我们的恒流是2-35mA 。这里面做恒流的话需要摩斯管和晶体管来做恒流的，它必然需要一个驱动电压，这个驱动电压如果太低了，对整个摩斯管来讲，节压降就会升高，损耗就会升高。低工作电压的时候需要把电压降下来，防止芯片发生过热的情况。 TLC59282 的 VCC 工作电压是 3.05.5V，既可以满足3.3V 的应用，也可以满足5V的应用。3.0V 的指标也很重要，通常的应用里，我们的LED的工作电压是 5V ，现在为了满足节能减排的需要，5V 的电压在很多 LED显示屏应用里已经往下降了。对于RGB红绿蓝三种 LED的节压降来讲，红光一般在2.1V 到 2.2V，蓝光、绿光在3.33.6V 之间，所以如果用5V LED来驱动的话，会有超过1V 的电压是损耗在芯片上。或者串在一个电阻上变成热能，这都是我们可以避免的一些不必要的能量损耗，所以现在对LED 来讲，已经有趋势把LED 的供电电压降到4V ，或者把LED的工作电压还再往下降，这个将来会逐步实现。或者把红光和蓝绿光分别供电，红光用3.3V 供电就足够了。如果将来LED工作电压降到3.3V，对于整个显示屏来讲，如果控制芯片还需要5V ，就需要做另外的power supply来做 2V变成 5V的电源变换，这对电源来说是不合适的，需要额外增加成本。我们这款产品的通道耐压是17V ，这里可以允许17V 的电压不损害。这有什么好处呢？对于LED彩屏来讲，一般一个通道一颗灯，用5V驱动，永远不会达到 17V 的程度。对交通灯来讲用20V 或 24V的驱动，接 4 颗灯串在一个通道上。因为交通灯大部分是成片的画面，不需要每个像素点都分开，它有可能是4 颗灯做驱动，用20V 驱动的话，当通道关闭的时候，落在通道上的电压就会比较高。所以，17V 这个指标可以满足整个芯片支持4 颗 LED通道串联在一个芯片上。 3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - Texas Instruments China 在 LED显示屏应用中，精度是一个很重要的指标。因为LED画面是彩色画面，必须保证画面颜色、图象不失真。很多因素都会影响到颜色的失真度。比如给LED 15mA，它的发光强度是不是一致。对LED灯芯片来讲有一致性，对LED驱动器控制电流也有一致性的问题，很多因素都会决定LED显示屏画面显示质量如何。从TI 角度来讲，我们既然做的是 LED驱动器，就要把LED驱动器相关指标做到最好，目前我们提供的典型值指标正负 0.6% 或正负 1% ，都是很高的指标，业界基本都是正负1.5 的样子。 此外，另一个重要指标是30nS BLANK 脉冲宽度。BLANK可以让 LED只开 30nS ，意味着LED 发光强度可以很低，也就是说如果我们把黑色和白色之间分为若干等份的话，可以分 6 万多阶真彩色，一个LED灯只开 30nS的话，它其实接近黑色，但不是黑色的状态，也就是说我们可以把整个色阶拉得很均匀，让整个显示画面是一个很均匀的画面。 目前在业界来讲，我们看到其它家做到的指标都基本在6070nS ，甚至做到300nS最小脉冲宽度，可能大家对于nS那么窄的脉冲宽度能起什么作用可能不是很理解。我们可以结合这个指标来看，35MHz 的 Clock 数据传输速率，就是30M对应的频率是30nS左右。1M 是 1000nS ，35M 其实是不到 30 nS 的周期。当然不是所有的显示屏都用到这么高的传输速率，如果20MHz ，它的时钟周期是50nS 的话，其实就让OE宽度最小做到 50nS才能满足它的需要。 TLC59282是 SSOP 24引脚，DBQ封装。我们有一个说法叫“分组是通道延迟”，这是指什么呢？因为这只有一个时钟脚，如果能信号过来变高的话， LED通道打开，很直观的想法是这 16 通道会一起打开，如果16 通道一起打开，对这个芯片来讲显然也是一起打开的，那就是对整屏LED来讲是同时全亮的，对上面的V LED 5V的电源有很大的负载动态响应，电源会有阶跃跳变，会造成上面的5V电源的负担，那么它的动态响应要做得很好才不至于把5V 拉得过低。第二种如果阶跃响应很快或很强的话会发出EMI噪音。分组通道延迟是指我们把16G通道分成 4 组，每个通道有20nS开通延迟时间和 20nS关闭时间。如果在时间0 的时候把第一通道打开，比如通道1、通道 5、通道 9、通道 13 打开，在时间 0 的时候，到 20nS的时候我们可以把通道2、通道 6、通道 10、通道 14 打开，再过 20nS 再打开四个通道，再过20nS再打开最后四个通道，这样电流分成四组上，而不是同时上，这样对EMI 的帮助就比较大，噪声源就相当于降低了 4 倍。 4名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -