具備完全可設置彈性　智慧LED驅動器實現創新功能

2016-04-25

Fabio Occhipinti/Nicola Li Volsi

發光二極體(LED)在日常生活中的普及不再是新鮮事物，行動應用、廣告標誌、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，然而每種產品都需要不同的LED驅動器。

在成熟的LED驅動市場上，供應商必須不斷地最佳化產品性能、可靠性和成本結構。對於要求高的造價高的重要專案，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，以市場價創造附加價值。

創新功能增添附加價值

為滿足市場創新需求，半導體廠推出新一代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針腳標準封裝，在實際應用中只需一個外部電阻，從而可大幅降低元件成本，提高系統設計靈活性。

新嵌入式功能讓系統設計變得更加靈活，為使用者提供不同的配置選擇：局部調光、全域電流調節、開關時間設定、通道間順序延時、先進的發光二極體(LED)故障偵測報告、自動節能專利技術、串列資料與時鐘重新同步等諸多功能。

該LED陣列驅動器專注於滿足圖1所示應用領域對降噪的需求，讓用戶能夠透過序列介面，設定輸出通道的開關速度，共有四檔速度可選，導通時間設定範圍為30∼270ns。

圖1 新型LED驅動器的主要應用示例

配合可設定通道間輸出延時，開關時間設定讓使用者輕鬆地調節應用，切實降低電磁干擾(EMI)干擾，最大幅度地提升電壓穩定性。當輸出通道設為關斷且在收到第一通道導通命令後快速自動喚醒時，自動省電節能創新功能可自動關斷驅動器。

新一代LED陣列驅動器是為LED面板和顯示板設計的一款低電壓低功耗16位元單晶片移位暫存器。其保證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3∼36mA恆流輸出驅動LED。用戶可以透過一個外部電阻設置電流，用兩個7位元電流增益暫存器在兩個子量程內調節電流，還可以透過12/16位元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，有助於降低系統雜訊。

透過配置暫存器可啟用該款LED陣列驅動器的多項功能。下文簡要介紹每項功能。

．增益控制和電流範圍
透過連在R-EXT針腳和GND針腳間的外部電阻，可以設置驅動器的輸出電流；同時，還可透過配置暫存器專用位元來修改電流值，根據內部增益和範圍調整，該產品可將電流升到36mA或降到3mA。所以毋須修改外部電阻值即可更改輸出電流，從而避免修改硬體，如圖2所示。這個功能還能用於全域類比調光功能，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

．偵錯
終止顯示器正常工作，且開啟驅動器的全部通道，可以執行故障檢查過程，查找LED燈或顯示幕故障。

．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；透過配置暫存器可以開啟或禁用這項功能。當所有通道的鎖存資料是0時(輸出關閉)，自動關閉電源(AutoOFF)啟動。
當第一個鎖存資料串包含至少一個值是1的資料位元時(至少一個輸出是開啟狀態)，該驅動器將會重新啟動(喚醒)；這項功能可大幅降低顯示幕的耗電量，節能效果在大螢幕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，電流產生器可以設置開關時間(輸出電流波形)。按照實際應用需求，透過使用配置暫存器，可將開關時間設為四個不同的數值：30/20ns、100/40ns、140/80ns，以及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，這個功能可最佳化EMI性能。

．SDO延時
在正常情況下，SDO針腳資料在時鐘訊號上升沿移出。(在圖3中，訊號(1)傳播延時大約15ns)。SDO針腳資料在時鐘訊號下降沿移出(在圖3中，訊號(2)傳播延時大約幾奈秒)。透過正確設置配置暫存器可開啟這項功能，這在資料通道和時鐘通道延時失匹的菊輪鏈結構中特別有用(電路板走線)。在實體層時鐘和資料很難同步時，SDO延時是一個快捷的解決方案(圖3)。

圖3 SDO同步

．逐漸輸出延時
逐漸輸出延時的本質是逐漸開啟電流產生器，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；透過設置配置暫存器，使用者可以在兩個輸出通道間設定開啟延時(兩個相鄰通道之間延時10ns，第一通道與最後通道之間延時大約150ns)。圖4是典型輸出時序。這個功能可防止大量湧浪電流衝擊驅動器，降低旁通電容數值，還有助降低EMI干擾。