LED控制應用及對驅動(dòng)控制方案的要求

隨著(zhù)LED在發(fā)光性能、成本等幾乎各個(gè)方面的改進(jìn)，LED的應用范圍越來(lái)越廣，但在各應用領(lǐng)域滲透的比例高低不一。如可尋址標志和建筑物照明這樣的商業(yè)應用領(lǐng)域中，LED憑借在色彩、總體擁有成本、工作壽命、可靠性和便利性方面的優(yōu)勢，應用非常廣泛。如在建筑物裝飾照明應用中，使用LED可在建筑物外墻上營(yíng)造出豐富的色彩，及更好地彰顯建筑物的結構。在移動(dòng)標志應用中，還可以實(shí)時(shí)更新交通顯示屏、視頻圖像及廣告牌上的信息。

　　安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商，針對各種LED應用提供寬范圍的LED驅動(dòng)器方案，其中就包括用于可尋址標志和建筑物裝飾照明兩類(lèi)常見(jiàn)應用的系列線(xiàn)性驅動(dòng)器(詳見(jiàn)下表)。這些驅動(dòng)器能夠精確地穩定LED電流，并包含可編程接口，利于軟件控制。本文將以CAT4008、CAT4103和CAT9552為例，分別闡述其主要功能和基本工作原理，便于工程師的選型設計。

　　表1：安森美半導體應用于標志及建筑物裝飾照明的系列智能LED控制/驅動(dòng)器。

　　針對LED廣告牌等應用的恒流汲入型LED驅動(dòng)器

　　諸如廣告牌標志、滾動(dòng)橫幅、智能車(chē)輛標志和體育計分板等LED應用需要采用多顆LED，通常包含多串LED，要求LED驅動(dòng)方案提供恒定的光輸出，不同通道間的電流匹配精度要高，要提供易用的接口來(lái)控制不同LED通道，并且要具備可靠的保護功能。安森美半導體針對這類(lèi)應用的方案包括CAT4008和CAT4106等恒流LED汲入型驅動(dòng)器，其中前者支持8通道，后者支持16通道。

　　以CAT4008為例，典型LED通道匹配精度達±1.5%，且LED通道能夠在輸出電壓低至0.4V(當LED電流為2~100 mA時(shí))時(shí)保持穩流狀態(tài)，在應用設計中可以此實(shí)現更高的電源效率。圖1左側顯示的是CAT4008的框圖，不同引腳的詳細功能說(shuō)明參見(jiàn)參考資料[1]。這器件使用8路緊密匹配的汲電流來(lái)對每個(gè)通道的LED電流進(jìn)行穩流，而外部電阻RSET用于將LED通道電流設定為RSET電流的約51倍。由于每個(gè)通道包含獨立電流感測電路，故CAT4008能夠為所有通道都提供緊密的穩流。在大多數電流和電源電壓條件下LED通道的最大壓降為0.4 V，幫助改善散熱及提升LED驅動(dòng)器能效。上電時(shí)，欠壓鎖定電路清除所有閂鎖及移位寄存器信息，并將所有輸出設置為關(guān)閉。一旦達到欠壓鎖定閾值，就可以設定器件。驅動(dòng)器將每個(gè)連續LED輸出通道的激活時(shí)間各延遲17納秒(典型值)，即LED2相對LED1延遲17納秒，LED3相對LED1延遲34納秒，并依次類(lèi)推。延遲在閂鎖(LATCH)引腳激活時(shí)引入，從而將LED電源上的浪涌電流降至最低，從而能夠使用更小的旁路電容。

　　速度高達25MHz的高速、四線(xiàn)(4-Wire)串行接口通過(guò)移位寄存器和鎖存架構控制8通道中的每一個(gè)LED通道。串行數據輸出引腳允許多個(gè)器件通過(guò)同一個(gè)串行接口串聯(lián)使用。CAT4008還有輸出關(guān)閉引腳，該引腳可被用來(lái)關(guān)閉所有LED通道，而不必依賴(lài)串口發(fā)送數據。此外，CAT4008還具備熱保護功能，在芯片溫度超過(guò)許可限度時(shí)關(guān)閉LED輸出。

　　圖1：安森美半導體8通道恒流LED汲入型驅動(dòng)器CAT4008框圖及應用示例。

　　高亮度、高視覺(jué)沖擊力建筑物照明應用的RGB LED像素驅動(dòng)器

　　某些旨在營(yíng)造高視覺(jué)沖擊力效果的建筑物裝飾照明應用使用高亮度的LED，要求LED驅動(dòng)器能夠驅動(dòng)高亮度的RGB LED，并且要具備高速接口，從而支持高數據率并確保維持高數據完整性，還需要具備超低的壓降，從而提供更高的能效。

　　安森美半導體適合這類(lèi)應用的LED驅動(dòng)器包括的帶獨立電流控制功能的三通道恒流RGB LED像素驅動(dòng)器CAT4103和CAT4109。其中，CAT4103為高端、多色彩、“智能”LED建筑物照明應用而設計，具有高速串行接口，能支持達25 MHz的數據率，提供完全緩沖的數據輸出，確保在分布式(長(cháng)距離)、菊花鏈型照明系統中維持最高的數據完整性。而CAT4109使用并行接口，每條通道具有專(zhuān)門(mén)的脈寬調制(PWM)控制，非常適合更常規的LED視覺(jué)效果應用，如混色和建筑物重點(diǎn)照明。