一塊主流16位穩(wěn)態(tài)電流LED顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片只能驅(qū)動(dòng)16路的LED器件

一塊主流 16 位穩(wěn)態(tài)電流 LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片只能驅(qū)動(dòng) 16 路的 LED 器件。一塊分辨力為 1 024 768 LED 顯示屏就必需使用多塊驅(qū)動(dòng)芯片才干獲得預(yù)期效果。那么一塊主流的驅(qū)動(dòng)芯片就能一次驅(qū)動(dòng)多路 LED 器件，這樣就使得資料利息比較高。如果采用驅(qū)動(dòng)芯片自身采用掃描方式。將會(huì)使應(yīng)用利息降低許多。

從這幾家 LED 驅(qū)動(dòng)芯片制造商的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看。這類芯片內(nèi)部具有 PWM 功能，目前 LED 顯示屏主流芯片主要分為 3 個(gè)檔次。第一檔次是具有灰度機(jī)制的芯片�？梢愿鶕�(jù)輸入的數(shù)據(jù)發(fā)生灰度，更易形成深層次灰度，顯示高品質(zhì)畫(huà)面。第二檔次是具有輸出開(kāi)路檢測(cè) LOD 溫度過(guò)熱保護(hù) TSD 亮度調(diào)節(jié)功能的芯片，這些芯片由于有了附加功能而更適用于特定場(chǎng)合，如用于可變情報(bào)板，則要求芯片具有偵測(cè) LED 錯(cuò)誤的功能。第三檔為不帶任何附加功能的恒流源芯片，此類芯片只為 LED 提供恒流源，保證屏體顯示畫(huà)面質(zhì)量良好。

LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片的應(yīng)用

1 引言

LED 顯示屏 作為一項(xiàng)高科技產(chǎn)品引起了人們高度重視。將光、電融為一體的大屏幕智能顯示屏已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域。 LED 顯示屏的像素點(diǎn)采用 LED 發(fā)光二極管，采用計(jì)算機(jī)控制。將許多發(fā)光二極管以點(diǎn)陣方式排列起來(lái)，構(gòu)成 LED 陣列，進(jìn)而構(gòu)成 LED 屏幕。通過(guò)不同的 LED 驅(qū)動(dòng)方式，可得到不同效果的圖像。因此驅(qū)動(dòng)芯片的優(yōu)劣，對(duì) LED 顯示屏的顯示質(zhì)量起著重要的作用。 www.3dled.net.cn

如戶內(nèi)的單、雙色屏等。最常用的通用芯片是 74HC595 具有 8 位鎖存、串一并移位寄存器和三態(tài)輸出功能。每路最大可輸出 35 mA 電流 不是恒流 一般 IC 廠家都可生產(chǎn)此類芯片。 LED 驅(qū)動(dòng)芯片可分為通用芯片和專用芯片。通用芯片一般用于 LED 顯示屏的低端產(chǎn)品。

由于 LED 電流特性器件。其亮度隨著電流大小的變化而變化，即在飽和導(dǎo)通的前提下。不是隨著其兩端電壓的變化而變化。因此，專用芯片的一個(gè)最大特點(diǎn)是提供恒流源。恒流源可保證 LED 穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)，消除 LED 閃爍現(xiàn)象。下面將重點(diǎn)介紹 LED 顯示屏的專用驅(qū)動(dòng)芯片。

2 專用芯片的主要參數(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀 www.iledtech.com

專用芯片具有輸出電流大、恒流等基本特點(diǎn)。如戶外全彩屏、室內(nèi)全彩屏等。專用芯片的關(guān)鍵性能參數(shù)有最大輸出電流、恒流源輸出路數(shù)、電流輸出誤差 bit to bit chip to chip 和數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘等。 比較適用于要求大電流、畫(huà)質(zhì)高的場(chǎng)所。

1 最大輸出電流

目前主流的恒流源芯片最大輸出電流多定義為單路最大輸出電流。也是得到高畫(huà)質(zhì)的基礎(chǔ)。而每個(gè)通道同時(shí)輸出恒定電流的最大值 即最大恒定輸出電流 對(duì)顯示屏更有意義，一般 90 mA 左右。電流恒定是專用芯片的基本特性。因?yàn)樵诎灼胶鉅顟B(tài)下，要求每一路都同時(shí)輸出恒流電流。一般最大恒流輸出電流小于允許的最大輸出電流。

2 恒流輸出通道

恒流源輸出路數(shù)有 8 位 8 路恒源 和 16 位 16 路恒源 兩種規(guī)格。其主要優(yōu)勢(shì)在于減少了芯片尺寸，現(xiàn)在 16 位源占主流。便于 LED 驅(qū)動(dòng)板 PCB 布線，特別是對(duì)于點(diǎn)間距較小的 LED 驅(qū)動(dòng)板更有利。

3 電流輸出誤差

電流輸出誤差分為兩種。即同一個(gè)芯片每路輸出之間的誤差；另一種是片間電流誤差，一種是位間電流誤差。即不同芯片之間輸出電流的誤差。電流輸出誤差是個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)，對(duì)顯示屏的均勻性影響很大。誤差越大，顯示屏的均勻性越差，很難使屏體達(dá)到白平衡。目前主流恒流源芯片的位間電流誤差 bit to bit 一般在 +60% 以內(nèi)， chip to chip 片間電流誤差在 ± 15 ％以內(nèi)。

4 數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘 www.iled.net.cn

數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘決定了顯示數(shù)據(jù)的傳輸速度。顯示刷新率應(yīng)該在 85 Hz 以上，影響顯示屏的更新速率的關(guān)鍵指標(biāo)。作為大尺寸顯示器件。才干保證穩(wěn)定的畫(huà)面 無(wú)掃描閃爍感 較高的數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘是顯示屏獲取高刷新率畫(huà)面的基礎(chǔ)。目前主流恒流源驅(qū)動(dòng)芯片移位時(shí)鐘頻率一般都在 15 MHz 以上。

LED 上游外延片、芯片生產(chǎn)上。而中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)則已成為全球重要的 LED 生產(chǎn)基地。雖然中國(guó)在 LED 外延片、芯片的生產(chǎn)技術(shù)上距離國(guó)際先進(jìn)水平還有較大差距，美國(guó)、日本、歐盟仍擁有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)芯片、外延片的生產(chǎn)還集中在中低端產(chǎn)品，但是國(guó)內(nèi)龐大的應(yīng)用需求，給 LED 下游廠商帶來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)。雖然各種芯片的解決方案都是用于驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏，但由于各種芯片所具備的功能不同，故驅(qū)動(dòng)方案的特性也各有不同。下面介紹目前在國(guó)占主流地位的 16 位恒流 LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片，并從應(yīng)用的角度對(duì)它進(jìn)行分析比較。

3 幾種驅(qū)動(dòng)解決方案介紹和比較

3.1 TLC5941 驅(qū)動(dòng)芯片

TLC5941 芯片是 TI 德州儀器 公司最新推出的具有點(diǎn)校正、高灰度等級(jí) PWM 控制 等特點(diǎn)。 TLC5941 所有內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器。點(diǎn)校正寄存器和錯(cuò)誤狀態(tài)信息都通過(guò)串行接口存取，灰度寄存器。最大串行時(shí)鐘頻率 30 MHz 片間電流誤差一般在 ± 6 ％以內(nèi)，位間電流誤差一般在 ± 4 ％以內(nèi)，每通道最大輸出電流 80 mA

TLC5941 每個(gè)通道可用 PWM 方式根據(jù)內(nèi)部灰度寄存器的值進(jìn)行 4 096 級(jí)灰度控制。且驅(qū)動(dòng)電流的最大值可通過(guò)片外電阻設(shè)定。 64 級(jí)電流控制提供了 LED 點(diǎn)灰度校正的能力，該寄存器是 12 位的每個(gè)通道 LED 驅(qū)動(dòng)電路由 6 位點(diǎn)校正寄存器的值進(jìn)行 64 級(jí)控制。 4 096 級(jí)灰度調(diào)整則保證了即使在較低的灰度等級(jí)下，點(diǎn)陣中的每個(gè)點(diǎn)也有多達(dá) 256 級(jí)的灰度表示，從而紅綠藍(lán)全彩屏可有 16M 色的色彩表達(dá)能力，這兩點(diǎn)對(duì)于高質(zhì)量的黑色大屏幕顯示是格外重要的相對(duì)于傳統(tǒng)的黑色大屏幕顯示系統(tǒng)，集中發(fā)生 PWM 進(jìn)行灰度控制，可編程邏輯芯片 或高速 CPU 只需要處置緩存管理、灰度和點(diǎn)校正數(shù)據(jù)的輸出，設(shè)計(jì)復(fù)雜度降低，且由于 PWM 灰度控制與數(shù)據(jù)串行移出無(wú)關(guān)，可很方便地獲得較高幀頻，取得很好的動(dòng)態(tài)顯示效果。

為了保證黑色大屏幕的可靠運(yùn)行。內(nèi)置集電極開(kāi)路輸出電路，TLC5941 提供了每一路 LED 開(kāi)路 LOD 和過(guò)溫檢測(cè) TSD 能力。用于出錯(cuò)時(shí)報(bào)警。 16 個(gè)通道中無(wú)論哪個(gè)通道有錯(cuò)誤發(fā)生，內(nèi)置集電極開(kāi)路輸出電路的輸出管腳就會(huì)被拉到低電平，通過(guò)查詢芯片的內(nèi)部狀態(tài)信息，就可知道哪一路出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中所有 TLC5941 內(nèi)置集電極開(kāi)路輸出電路的輸出管腳可接到一起，通過(guò)上拉電阻接到高電平，通過(guò)監(jiān)控這個(gè)信號(hào)，系統(tǒng)可在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行自我診斷。 TLC5941 適用于工作環(huán)境比較惡劣同時(shí)對(duì)顯示效果要求很高以及對(duì)平安性能要求很高的場(chǎng)所，比如高速公路的 LED 信息指示牌，大型的露天 LED 電視等。

3.2 MBI5028 驅(qū)動(dòng)芯片

MBI5028 臺(tái)灣 MBI 聚積科技 公司推出的一款有可編程電流增益功能的 LED 屏驅(qū)動(dòng)芯片。內(nèi)置串并移位寄存器和輸出鎖存器。位間電流誤差一般在 ± 3 ％以內(nèi)，且采用 PrecisionDr 技術(shù)以得到更優(yōu)良的電氣特性。 MBl5028 最大串行時(shí)鐘頻率為 25 MHz 片間電流誤差一般在 ± 6 ％以內(nèi)。最大輸出電流為 90 mA

MBI5028 內(nèi)建電流增益控制邏輯單元。無(wú)須增加額外的管腳，可編程電流增益功能采用 Share-IO 技術(shù)。只需在對(duì)應(yīng)的管腳輸入一特定的序列信號(hào)，就可進(jìn)入 MBI5028 特殊功能模式 -- 電流調(diào)整模式。該模式下，可通過(guò)系統(tǒng)微控制器，向電流增益控制邏輯單元寫入不同電流增益的數(shù)據(jù)，鎖存這些數(shù)據(jù)，并通過(guò)內(nèi)建數(shù)字與模擬共享的轉(zhuǎn)換器，有效控制電流的輸出。由于工作環(huán)境的變化和 LED 屏老化， LED 屏亮度將會(huì)降低，如以一個(gè)固定順向電流， LED 屏的亮度偏差就會(huì)較小。通過(guò)可編程的電流增益功能和 PrecisionDr 技術(shù)，可調(diào)整電流偏差，彌補(bǔ) LED 屏的亮度，同時(shí)獲得比較高質(zhì)量的圖像。利用 PrecisionDr 技術(shù)并內(nèi)建數(shù)字與模擬共享的轉(zhuǎn)換器，相同精確度下，通過(guò)改變數(shù)字碼的方式，從而獲得相對(duì)的輸出電流，進(jìn)而提高 LED 屏的成像質(zhì)量。

目前的技術(shù)可以為 LED 顯示屏提供 256 個(gè)電流等級(jí)。提供 256 個(gè)輸出電流等級(jí)。電氣特性和芯片封裝方面，使其達(dá)到 1 200 ％的總動(dòng)態(tài)范圍。 MBI5026 兼容性比較好，使用者不用更改以前為同類型芯片設(shè)計(jì)的 PCB 板，就可獲得具有 Share-IO 技術(shù)的電流增益技術(shù)，能大大地降低升級(jí)利息。 MBI5026 適用于工作環(huán)境條件并不苛刻，但要求高質(zhì)量成像的 LED 屏驅(qū)動(dòng)方案上，比如室內(nèi)的大型 LED 顯示屏等中低端屏幕。同時(shí) MBI5028 還適用于老驅(qū)動(dòng)芯片的升級(jí)。

3.3 ST2221C 驅(qū)動(dòng)芯片

ST2221C 中國(guó)臺(tái)灣 SITI 點(diǎn)晶科技 公司推出的一款 LED 屏驅(qū)動(dòng)芯片。內(nèi)置串并移位寄存器單元、輸出鎖存器單元和電流輸出控制單元。位間電流誤差一般在 ± 6 ％以內(nèi)，電氣特性較為優(yōu)良。 ST2221C 最大串行時(shí)鐘頻率為 25 MHz 片間電流誤差一般在 ± 10 ％以內(nèi)。最大輸出電流為 120 mA ST2221C 包括 16 通道恒流驅(qū)動(dòng)單元，能同時(shí)驅(qū)動(dòng) 16 路 LED 適用于一些低端屏的驅(qū)動(dòng)，比如室內(nèi)信息屏等低端 LED 顯示屏。

4 存在問(wèn)題

4.1 功耗及發(fā)熱問(wèn)題

由于輸出電流較大。這個(gè)問(wèn)題將會(huì)變得尤為突出。隨著 LED 器件制造工藝水平的進(jìn)步和驅(qū)動(dòng)電流的減小，LED 顯示屏芯片的功耗和發(fā)熱問(wèn)題一直是阻擾驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)展的第一因素。將來(lái)可能出現(xiàn)的手持式 LED 顯示屏的驅(qū)動(dòng)方式上。問(wèn)題會(huì)逐步得到解決。

4.2 應(yīng)用利息問(wèn)題

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