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作者：Fabio Occhipinti, Nicola Li Volsi 摘要 LED1642GW是意法半導體的新一代LED陣列驅動器，新增一系列完全可設置的創新功能，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，提高系統設計的靈活性。 新的嵌入式功能讓系統設計變得更加靈活，為用戶提供不同的配置選擇：局部調光、全局電流調節、開關時間設定、通道間順序延時、先進的LED故障檢測報告、自動節能專利技術、串行數據與時鐘重新同步等諸多功能。 LED1642GW專注于滿足圖1所示應用領域對降噪的需求，讓用戶能夠通過串行接口，設定輸出通道的開關速度，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，開關時間設定讓用戶輕松地調節應用，切實降低EMI干擾，最大限度提升電壓穩定性。當輸出通道設為關斷且在收到第一通道導通命令后快速自動喚醒時，自動省電節能創新功能可自動關斷驅動器。 
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品的動力。每種產品都需要不同的LED驅動器。 在成熟的LED驅動市場上，供應商必須不斷地優化產品性能、可靠性和成本結構。對于要求高的造價高的重要項目，要想實現真正的差異化，取得同級最佳的性能，則必須以巧妙的方式實現功能創新，以市場價創造附加值。 LED1642GW標準LED驅動器具有優異的通道對通道輸出電流匹配度(±3%)，每款產品都擁有業界最小的工作電流。LED1642GW擁有汽車級質量證書，確保產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需求，在標準封裝內集成諸多創新功能，為用戶提供業界最好的創新成本比。 LED1642GW產品簡介 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，可驅動多粒串聯的LED。輸出端有十六個穩壓電源，提供3mA-36mA恒流輸出驅動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調節電流，還可以通過12/16位灰度控制器調節每個通道的亮度。 開關時間可以設為四個不同值，有助于降低系統噪聲。 LED1642GW提供開路/短路故障檢測模式，自動關閉和自動開啟功能(可選)可節省電能，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)時關斷驅動器。 串行接口的高頻時鐘(最高30 MHz)使該產品適合高速率數據傳輸。可選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。根據內部增益和范圍調整，該產品可將電流升到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光功能，設置驅動器輸出直流可調節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，且開啟驅動器的全部通道，可以執行故障檢查過程，查找LED燈或顯示屏故障。例如，可發現開路或短路LED,并確定其所在位置，從而簡化顯示屏檢修工作。 自動關閉電源和喚醒 當所有輸出通道都關閉時，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據是“0”時（輸出關閉），自動關閉電源(AutoOFF)啟動；當第一個鎖存數據串包含至少一個值 是“1”的數據位時（至少一個輸出是開啟狀態），該驅動器將會重新激活（喚醒）。這項功能可大幅降低顯示屏的耗電量，節能效果在大屏顯示器應用中特別明顯。 可設置開關時間 為進一步提升設計靈活性，電流發生器可以設置開關時間（輸出電流波形）。按照實際應用需求，通過使用配置寄存器，可將開關時間設為四個不同的數值:30/20ns, 100/40ns, 140/80ns, 180/150ns。可選數值是tON(升流時間)和tOFF (降流時間)。在LED PWM工作過程中，這個功能可優化EMI性能。 SDO延時 在正常情況下，SDO引腳數據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引腳數據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，這在數據通道和時鐘通道延時失匹的菊花鏈結構中特別有用(電路板走線)。在物理層時鐘和數據很難同步時，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是逐漸開啟電流發生器，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動器，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 通過控制12/16位PWM灰度亮度，可調節每個通道的亮度。亮度數據通過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容和16位或12 位計數器(配置寄存器選擇)而產生的。計數器時鐘源由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，可以改變每個驅動輸出的LED亮度(相當于均流調節)，而色溫保持不變，因為工作點與實際電流相關。 溫度標志 該產品有一個溫度控制邏輯功能，當內部溫度高于150°C時，邏輯模塊提供標志狀態。如果溫度繼續升高，超過170°C，熱關斷功能將會啟動，關閉功率模擬端，以保護驅動器。不過，數字接口將會繼續工作，確保菊花鏈和數據通信正常運行。可通過SDO引腳讀取溫度控制狀態信息。 LED1642GW評估板 STEVAL-ILL061V1(圖6)是LED1642GW驅動器的應用演示板，是一個高亮度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轉換器為整個電路板提供電源。該演示板實現三個LED驅動器和一個LED色溫調節器，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。
圖7 – LED1642GW PC GUI(高級模式)
圖8 – LED1642GW PC GUI(圖案設置) 演示板、PC GUI軟件和微控制器固件可從www.st.com訂購或下載。 結論 LED1642GW是意法半導體最新的設計靈活的LED陣列驅動器，具LED智能驅動功能、先進的LED故障檢錯和節能管理功能，適用于各種應用場合。全套評估套件(硬件電路板和軟件開發工具)讓用戶能夠輕松、快速開發增強型LED驅動解決方案。 參考文獻 [1] LED1642GW Datasheet [2] AN4374Start-up guide [3] STEVAL-ILL061V1 Demo Board and GUI 訪問意法半導體LED陣列驅動器網頁，可查看所有這些文檔資料:http://www.st.com/web/en/catalog/sense_power/FM142/CL1854/SC1573 |
