LED顯示屏驅動(dòng)芯片及其應用

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(PWM控制)等特點(diǎn)。TLC5941所有內部數據寄存器，灰度寄存器，點(diǎn)校正寄存器和錯誤狀態(tài)信息都通過(guò)串行接口存取，最大串行時(shí)鐘頻率30 MHz，片間電流誤差一般在±6%以?xún)?，位間電流誤差一般在±4%以?xún)?，每通道最大輸出電?0 mA。

TLC5941的每個(gè)通道可用PWM方式根據內部灰度寄存器的值進(jìn)行4 096級灰度控制，該寄存器是12位的，每個(gè)通道LED的驅動(dòng)電路由6位點(diǎn)校正寄存器的值進(jìn)行64級控制，且驅動(dòng)電流的最大值可通過(guò)片外電阻設定。64級電流控制提供了LED點(diǎn)灰度校正的能力，4 096級灰度調整則保證了即使在較低的灰度等級下，點(diǎn)陣中的每個(gè)點(diǎn)也有多達256級的灰度表示，從而紅綠藍全彩屏可有16M色的色彩表達能力，這兩點(diǎn)對于高質(zhì)量的彩色大屏幕顯示是格外重要的。相對于傳統的彩色大屏幕顯示系統，集中產(chǎn)生PWM進(jìn)行灰度控制，可編程邏輯芯片(或高速CPU)只需要處理緩存管理、灰度和點(diǎn)校正數據的輸出，設計復雜度降低，且由于PWM的灰度控制與數據串行移出無(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。

為了保障彩色大屏幕的可靠運行，TLC5941提供了每一路LED開(kāi)路(LOD)和過(guò)溫檢測(TSD)的能力，內置集電極開(kāi)路輸出電路，用于出錯時(shí)報警。16個(gè)通道中無(wú)論哪個(gè)通道有錯誤發(fā)生，內置集電極開(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(xún)芯片的內部狀態(tài)信息，就可知道哪一路出現故障，系統中所有TLC5941內置集電極開(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)監控這個(gè)信號，系統可在運行過(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)對顯示效果要求很高以及對安全性能要求很高的場(chǎng)合，比如高速公路的LED信息指示牌，大型的露天LED電視等。

MBI5028驅動(dòng)芯片

MBI5028是臺灣MBI(聚積科技)公司推出的一款有可編程電流增益功能的LED屏驅動(dòng)芯片。它內置串并移位寄存器和輸出鎖存器，且采用PrecisionDrive技術(shù)以得到更優(yōu)良的電氣特性。MBl5028的最大串行時(shí)鐘頻率為25 MHz，片間電流誤差一般在±6%以?xún)?，位間電流誤差一般在±3%以?xún)?，最大輸出電流?0 mA。

MBI5028內建電流增益控制邏輯單元，可編程電流增益功能采用Share-IO技術(shù)，無(wú)須增加額外的管腳，只需在對應的管腳輸入一特定的序列信號，就可進(jìn)入MBI5028的特殊功能模式--電流調整模式。在該模式下，可通過(guò)系統微控制器，向電流增益控制邏輯單元寫(xiě)入不同電流增益的數據，鎖存這些數據，并通過(guò)內建數字與模擬共享的轉換器，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PrecisionDrive技術(shù)，可調整電流偏差，補償LED屏的亮度，同時(shí)獲得比較高質(zhì)量的圖像。利用PrecisionDrive技術(shù)并內建數字與模擬共享的轉換器，在相同精確度下，通過(guò)改變數字碼的方式，從而獲得相對的輸出電流，進(jìn)而提高LED屏的成像質(zhì)量。

目前的技術(shù)可以為L(cháng)ED顯示屏提供256個(gè)電流等級，使其達到1 200%的總動(dòng)態(tài)范圍，提供256個(gè)輸出電流等級。在電氣特性和芯片封裝方面，MBI5026兼容性比較好，使用者不用更改以前為同類(lèi)型芯片設計的PCB板，就可獲得具有Share-IO技術(shù)的電流增益技術(shù)，能大大地降低升級成本。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屏驅動(dòng)方案上，比如室內的大型LED顯示屏等中低端屏幕。同時(shí)MBI5028還適用于老驅動(dòng)芯片的升級。

ST2221C驅動(dòng)芯片

ST2221C是中國臺灣SITI(點(diǎn)晶科技)公司推出的一款LED屏驅動(dòng)芯片。它內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，電氣特性較為優(yōu)良。ST2221C的最大串行時(shí)鐘頻率為25 MHz，片間電流誤差一般在±10%以?xún)?，位間電流誤差一般在±6%以?xún)?，最大輸出電流?20 mA。ST2221C包含16通道恒流驅動(dòng)單元，能同時(shí)驅動(dòng)16路LED。它適用于一些低端屏的驅動(dòng)，比如室內信息屏等低端LED顯示屏。

各類(lèi)驅動(dòng)方案比較

上述3種LED顯示屏驅動(dòng)方案的比較如表1所示。

存在的問(wèn)題

功耗及發(fā)熱問(wèn)題

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

應用成本問(wèn)題

一塊主流16位穩態(tài)電流LED顯示屏驅動(dòng)芯片只能驅動(dòng)16路的LED器件。一塊分辨力為1 024×768的LED顯示屏就必須使用多塊驅動(dòng)芯片才能獲得預期效果，這樣就使得材料成本比較高。如果采用驅動(dòng)芯片自身采用掃描方式，那么一塊主流的驅動(dòng)芯片就能一次驅動(dòng)多路LED器件，將會(huì )使應用成本降低許多。