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復用LED驅動器有助于提高效率，降低成本；然而設計復用LED電路比較棘手。設計不好的電路會在實際應用中產生不需要的LED電流和假像。本應用筆記詳細介紹了與復用LED相關的問題，解釋怎樣利用MAX6972–MAX6975系列脈沖寬度調制LED驅動器消息電路板來克服這些問題。 MAX6972–MAX6975是恒流LED驅動器，用于高速彩色和視頻顯示電路板。MAX6972/MAX6973可直接驅動16個LED，或者32個復用LED，而MAX6974/MAX6975可直接驅動24個LED，或者48個復用LED。復用工作的好處是加倍了每個驅動器驅動的LED數量，因此，切實降低了成本。 然而，設計不好的LED復用電路會產生假像。LED處于關斷狀態（即，沒有電流流過），當雜散電流流過LED時會出現假像；這導致非常微弱的顯示或者假像。這些假像電流一般來自和LED共陽極長走線相關的離散電容，以及本身略有前向偏置的LED導致的離散電容。通過仔細的復用電路設計，MAX6972–MAX6975系列恒流LED驅動器可以防止顯示系統中出現這種假像。 典型復用電路 圖1所示為MAX6972–MAX6975 （也稱為MAX6972和MAX6974評估板）典型的復用電路。 復用晶體管（Q1和Q3）被MAX6972–MAX6975交替接通，而恒流吸收驅動引腳（OUT0–OUTn）交替控制兩個狀態之間的設置。在狀態1，/MUX1為低電平，Q1接通，節點A被上拉至VLED，因此，將所有的綠色LED陽極連接至LED電源。同樣的，在狀態0，/MUX0為低電平，Q3接通，將所有的紅色LED連接至VLED電源。/MUX0和/MUX1輸出通過開漏驅動電路，吸收流過562Ω電阻的基極電流，接通pnp晶體管。當/MUX0和/MUX1關斷時，開漏輸出實際是開路電路，使基極發射極電阻（每個為182Ω）能夠關斷pnp晶體管。在每一/MUX0和/MUX1狀態之間，Q1和Q3都關斷16個內部時鐘周期（CLKI），如圖2中的tEMUX所示。 典型電路中的假像電流 當復用狀態從/MUX0變到/MUX1時，雜散電流會導致出現假像，反之亦然。復用電路的LED是不同顏色（發光波長）時，這種效應最為明顯，因此，在某些電流情況下，電壓降會有很大的不同。 為簡單起見，在后面的討論中簡化了圖1復用電路，只顯示一個紅色和一個綠色LED。在下面的例子中，/MUX0通過Q3來驅動紅色LED，/MUX1通過Q1來驅動綠色LED。 LED的電壓降是：VRED=2.0V;VGREEN=3.1V 電源是：V+=3.3V;VLED=5.0V 狀態0可以很好的描述具有不同前向電壓降復用LED導致的雜散電流，其中/MUX0被置位為低電平，紅色LED點亮（圖3）。 Q3接通后，紅色LED （節點B）陽極被上拉至4.9V。電流流過工作端口（即，驅動LED任意PWM周期的通道）的紅色LED和恒流驅動器（OUT0）。節點B （顯示為集總參數CB）的雜散電容被充電至4.9V。LED陰極被強拉至以下電壓，大約等于： 4.9V - VRED=2.9V（式1） 狀態0結束時，OUT0驅動器停止工作，/MUX0變為高電平（無效），從LED電源斷開陽極電壓。由于沒有放電通路，紅色LED PN結上的電壓仍舊保持接近2.0V前向電壓降。同樣的，由于沒有放電通路，雜散節點電容上的電壓VCB仍保持為4.9V。這一電壓狀態在16個CLKI周期的中間狀態階段保持不變。 當狀態1開始時，/MUX0被置位為低電平，Q1接通，綠色LED的陽極被連接至5V，所選LED的OUT0電流驅動器開始工作。最終穩定狀態如圖4所示。 陰極電壓低于綠色LED電壓降，大約等于： 4.9V - VGREEN=1.8V（式2） 紅色LED陰極上的1.8V電壓表明陽極不能高于1.8V + VRED=3.8V。在狀態1開始時，共陰極電壓（圖中的OUT0電壓）必須從2.9V變到1.8V。這一電壓變化要求CB從4.9V放電至3.8V，甚至更低。流過紅色LED的CB放電電流導致顯示微弱閃爍，如圖5所示。 在前面的狀態中，無論紅色LED接通還是關斷，一直會有CB放電電流。在狀態0，節點B的電壓總是被充電至4.9V。由于共享共陰極連接時，VRED小于VGREEN，節點B將通過紅色LED放電。取決于各種LED上前向電壓降的略微不同，CB放電會導致一個或者多個紅色LED的微弱閃爍，如圖1所示。 消除假像電流 為雜散節點電容提供一個放電通路以及有足夠的時間進行放電，可消除假像電流。這可以通過加入電阻R1和R2來實現，如圖6所示。在復用狀態的空閑周期中，選擇合適的電阻值來實現足夠的放電。 調整電阻R1和R2，在中間狀態間隔對節點A和B進行放電，防止開始下一工作周期時的LED前向偏置。在所示的例子中，開始狀態1之前，節點B必須由4.9V放電至低于3.8V。 由系統時鐘頻率控制中間狀態時間，最大時鐘頻率為33MHz。采用這一最大頻率，可以確定R2值。 中間狀態時間（圖2中的tEMUX）來自系統時鐘頻率： tCLKI=1/33MHz=30.3ns（式3） 以及 tEMUX=16×tCLKI=485ns（式4） 每個LED為150pF （來自走線、封裝引線和LED PN結少量偏置的組合電容），乘上每個節點的8個LED，可估算出大概的雜散陽極電容： CB=CA=150pF×8=1.2nF（式5） 將上面的數值代入到該方程中，可以估算出CB所需要的放電電流： IDIS_B=CB×ΔVCB/Δt（式6） 將上面的數值代入到該方程中，可以估算出CB所需要的放電電流： IDIS_B=1.2nF×（4.9V - 3.8V）/485ns IDIS_B=2.7mA 在需要范圍內以最低電壓產生額定2.7mA放電電流的電阻值為： R2=3.8V/2.7mA（式7） R2=1.4kΩ 可以對IDIS_A和CA進行相同的計算。然而，由于LED前向電壓降作用不同，假像電流在狀態1到狀態0轉換時會有不同的影響。在圖6電路中，可以看出，狀態1至狀態0轉換時，不會出現假像電流。然而，R1和R2的值相同，/MUX0和/MUX1狀態之間的紅色和綠色LED可間插使用。 電阻R1和R2為每一狀態期間的晶體管Q1和Q3加入一個較小的電流負載： IRn=4.9V/1.4kΩ=3.5mA（式8） 電流并沒有流過恒流驅動器輸出OUT0，也沒有流過LED，因此，不會影響經過校準的LED電流。 結論 MAX6972–MAX6975復用電路可確保中間狀態駐留時間，用于雜散節點電容放電，從而消除了復用顯示系統的假像電流。每個MAX6972–MAX6975器件以非常小的成本加入兩個電阻，保證了清晰的圖像顯示，不會產生假像。 |
