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

一塊主流 16 位穩(wěn)態(tài)電流 LED 顯示屏驅(qū)動芯片只能驅(qū)動 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)動芯片才干獲得預(yù)期效果。那么一塊主流的驅(qū)動芯片就能一次驅(qū)動多路 LED 器件，這樣就使得資料利息比較高。如果采用驅(qū)動芯片自身采用掃描方式。將會使應(yīng)用利息降低許多。

從這幾家 LED 驅(qū)動芯片制造商的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看。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)畫面。第二檔次是具有輸出開路檢測 LOD 溫度過熱保護(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合，如用于可變情報板，則要求芯片具有偵測 LED 錯誤的功能。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，保證屏體顯示畫面質(zhì)量良好。

LED 顯示屏驅(qū)動芯片的應(yīng)用

1 引言

LED 顯示屏 作為一項高科技產(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 顯示屏的像素點采用 LED 發(fā)光二極管，采用計算機(jī)控制。將許多發(fā)光二極管以點陣方式排列起來，構(gòu)成 LED 陣列，進(jìn)而構(gòu)成 LED 屏幕。通過不同的 LED 驅(qū)動方式，可得到不同效果的圖像。因此驅(qū)動芯片的優(yōu)劣，對 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，專用芯片的一個最大特點是提供恒流源。恒流源可保證 LED 穩(wěn)定驅(qū)動，消除 LED 閃爍現(xiàn)象。下面將重點介紹 LED 顯示屏的專用驅(qū)動芯片。

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。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)移位時鐘等。 比較適用于要求大電流、畫質(zhì)高的場所。

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。也是得到高畫質(zhì)的基礎(chǔ)。而每個通道同時輸出恒定電流的最大值 即最大恒定輸出電流 對顯示屏更有意義，一般 90 mA 左右。電流恒定是專用芯片的基本特性。因為在白平衡狀態(tài)下，要求每一路都同時輸出恒流電流。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)勢在于減少了芯片尺寸，現(xiàn)在 16 位源占主流。便于 LED 驅(qū)動板 PCB 布線，特別是對于點間距較小的 LED 驅(qū)動板更有利。

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。電流輸出誤差是個很關(guān)鍵的參數(shù)，對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)移位時鐘 www.iled.net.cn

數(shù)據(jù)移位時鐘決定了顯示數(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)定的畫面 無掃描閃爍感 較高的數(shù)據(jù)移位時鐘是顯示屏獲取高刷新率畫面的基礎(chǔ)。目前主流恒流源驅(qū)動芯片移位時鐘頻率一般都在 15 MHz 以上。

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

3 幾種驅(qū)動解決方案介紹和比較

3.1 TLC5941 驅(qū)動芯片

TLC5941 芯片是 TI 德州儀器 公司最新推出的具有點校正、高灰度等級 PWM 控制 等特點。 TLC5941 所有內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器。點校正寄存器和錯誤狀態(tài)信息都通過串行接口存取，灰度寄存器。最大串行時鐘頻率 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 級灰度控制。且驅(qū)動電流的最大值可通過片外電阻設(shè)定。 64 級電流控制提供了 LED 點灰度校正的能力，該寄存器是 12 位的每個通道 LED 驅(qū)動電路由 6 位點校正寄存器的值進(jìn)行 64 級控制。 4 096 級灰度調(diào)整則保證了即使在較低的灰度等級下，點陣中的每個點也有多達(dá) 256 級的灰度表示，從而紅綠藍(lán)全彩屏可有 16M 色的色彩表達(dá)能力，這兩點對于高質(zhì)量的黑色大屏幕顯示是格外重要的相對于傳統(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、灰度和點校正數(shù)據(jù)的輸出，設(shè)計復(fù)雜度降低，且由于 PWM 灰度控制與數(shù)據(jù)串行移出無關(guān)，可很方便地獲得較高幀頻，取得很好的動態(tài)顯示效果。

為了保證黑色大屏幕的可靠運行。內(nèi)置集電極開路輸出電路，TLC5941 提供了每一路 LED 開路 LOD 和過溫檢測 TSD 能力。用于出錯時報警。 16 個通道中無論哪個通道有錯誤發(fā)生，內(nèi)置集電極開路輸出電路的輸出管腳就會被拉到低電平，通過查詢芯片的內(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)置集電極開路輸出電路的輸出管腳可接到一起，通過上拉電阻接到高電平，通過監(jiān)控這個信號，系統(tǒng)可在運行過程中進(jìn)行自我診斷。 TLC5941 適用于工作環(huán)境比較惡劣同時對顯示效果要求很高以及對平安性能要求很高的場所，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)動芯片

MBI5028 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(qū)動芯片。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)。只需在對應(yīng)的管腳輸入一特定的序列信號，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 屏亮度將會降低，如以一個固定順向電流， LED 屏的亮度偏差就會較小。通過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 LED 屏的亮度，同時獲得比較高質(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，通過改變數(shù)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 LED 顯示屏提供 256 個電流等級。提供 256 個輸出電流等級。電氣特性和芯片封裝方面，使其達(dá)到 1 200 ％的總動態(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)動方案上，比如室內(nèi)的大型 LED 顯示屏等中低端屏幕。同時 MBI5028 還適用于老驅(qū)動芯片的升級。

3.3 ST2221C 驅(qū)動芯片

ST2221C 中國臺灣 SITI 點晶科技 公司推出的一款 LED 屏驅(qū)動芯片。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)動單元，能同時驅(qū)動 16 路 LED 適用于一些低端屏的驅(qū)動，比如室內(nèi)信息屏等低端 LED 顯示屏。

4 存在問題

4.1 功耗及發(fā)熱問題

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

4.2 應(yīng)用利息問題

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