基于NXP混光芯片的RGB LED彩燈控制方案
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本設計方案采用恩智浦半導體(NXP)的電源管理芯片、微控制器、I2C器件、LED驅動(dòng)器件，為LED燈光系統設計提供全套的方案設計。
主要芯片：PCA9633/34/35：NXP I2總線(xiàn)RGB/RGBA LED閃爍/混光芯片；TEA152x：NXP電源芯片；LPC92x：NXP 900系列MCU；P82B96/PCA9600：NXP I2C總線(xiàn)驅動(dòng)芯片。
主要應用：
1. 點(diǎn)光源：應用LED彩色屏顯示原理，將其像素放大，降低整體造價(jià)成本，每個(gè)模塊為一個(gè)彩色像素點(diǎn)。應用環(huán)境：酒吧、KTV、舞臺、商場(chǎng)、展廳，作為音樂(lè )旋律顯示，背景墻裝飾、幕墻廣告等。
2. LED彩虹管：每條燈管由多個(gè)彩色像素點(diǎn)(RGB)組成，每個(gè)單色像素點(diǎn)可產(chǎn)生256個(gè)灰度級的變化。應用環(huán)境：立交橋、河道護欄、建筑外墻等不同場(chǎng)所的裝飾照明。
系統硬件設計：
LED彩燈控制系統主要包含驅動(dòng)模塊、控制模塊、LED電源三部分。
1. 驅動(dòng)模塊設計
如何實(shí)現讓LED模塊呈現不同的顏色，主要依靠人的視覺(jué)間歇惰性原理，利用對R、G、B三原色的LED的占空比實(shí)現顏色的混合。本設計方案的LED顏色顯示主要依靠NXP公司的I2C接口LED閃爍/混光驅動(dòng)芯片PCA9633(PCA9633－4位PWM輸出，PCA9634－8位PWM輸出，PCA9635－16位PWM輸出)輸出256灰度級的顏色來(lái)實(shí)現彩色顯示?？刂破髦恍枰獋魉驮撃K的RGB顏色的灰度值即可實(shí)現顏色顯示。
PCA9633是I2C總線(xiàn)控制的可編程PWM輸出的四位LED驅動(dòng)器件，主要應用于LEDRGB/RGBA(Red/Green/Blue/Amber)混光，主要性能指標如下：
1. 4路LED驅動(dòng)，每路驅動(dòng)可以通過(guò)軟件編程為四種狀態(tài)，分別是：開(kāi)、關(guān)、可編程PWM閃爍控制輸出、可編程每路灰度級別，同時(shí)支持四路整體亮度調節的PWM混光輸出。
2. 調光控制，PWM輸出頻率97kHz，每路有256個(gè)灰度級別。
3. 閃爍控制，PWM可編程頻率范圍24Hz~10.73s，占空比可編程范圍0%~99.6%。
4. 可通過(guò)190Hz的PWM輸出對四路PWM輸出整體亮度256級調節。
5. 四位輸出可編程設置為推拉輸出(在5V時(shí)，灌電流25mA，拉電流10mA)。
6. 7個(gè)硬件地址設定引腳，同一I2C總線(xiàn)最大可接126片。
7. 每片PCA9633有四個(gè)可編程軟件地址：一個(gè)全部響應地址和三個(gè)子地址。
8. 內置25MHz晶振和上電復位電路，也可通過(guò)I2C總線(xiàn)實(shí)現軟件復位。
9. SDA/SCL內置噪聲濾波器，支持1MHz的I2C快速模式。
10. 支持熱插入，低待機電流，支持電壓范圍：2.3~5.5V。
下圖為驅動(dòng)單元的設計，其中紅綠藍3色LED的數量可以是多個(gè)的，根據自己的設計要求可以選擇并聯(lián)或串聯(lián)的方式，再按照LED的連接方式及電壓/電流等要求選擇適合的開(kāi)關(guān)管即可，少量的LED也可用PCA9633直接驅動(dòng)，具體參數見(jiàn)PCA9633資料。驅動(dòng)模塊通過(guò)PCA9633的A6~A0管腳設定訪(fǎng)問(wèn)地址，接到控制模塊輸出的I2C總線(xiàn)上就可正常工作，每條I2C總線(xiàn)可接126塊調光驅動(dòng)模塊。
2. 控制模塊設計
控制模塊如下圖所示，主要作用是通過(guò)MCU對I2C總線(xiàn)上所有調光模塊進(jìn)行控制，以實(shí)現各種顯示效果，P82B96為I2C總線(xiàn)驅動(dòng)芯片，用來(lái)提高總線(xiàn)驅動(dòng)能力，傳輸速率在20~50kbps時(shí)，傳輸距離可達1km。MCU可根據實(shí)際的系統要求進(jìn)行選擇，在控制總線(xiàn)器件調光的同時(shí)還可以加入其它的操作，例如顯示圖像處理、與PC通信、擴展存儲空間等等。
控制模塊與驅動(dòng)模塊連接如下圖所示。
I2C總線(xiàn)傳輸速率與電纜長(cháng)度與其它總線(xiàn)比較見(jiàn)下圖。
3. 電源部分
電源部分要根據具體的LED數量及連接方式等因素確定具體參數，下圖為采用NXP STARplug系列芯片的LED電源方案，該方案設計簡(jiǎn)單，體積小，寬電壓輸入，低成本，低損耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于LED領(lǐng)域。
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