|
|
автор Чернов Геннадий
8x3-CHANNEL CONSTANT CURRENT LED DRIVERS Общее Описание
DM163 – 24 канальный ведомый драйвер светодиодов со стабилизаторами тока (с
возможной организацией для управления 8х3
RGB
светодиодами), ток задается 3 внешними резисторами, Глубина полутонов составляет
64x256 т.е. 16 миллионов. Каждый канал обеспечивает ток максимум 60 мА. Данные
яркости разделены в банки BANK0 и BANK1, выбор банков производится через вывод
SELBK. BANK0 - данные
яркости на 6 битов, и BNAK1 - данные яркости на 8 битов.
Особенности
рис 1.
Рис 1. Функциональная схема драйвера DM163
Схемное решение DM163 включает несколько основных
модулей как показано в рис 1. Детальное схемное решение каждого канала показывают как рис 2. Блок-схема
Рис 2. Детальное схемное решение каждого канала QFP44
Максимальные параметры (Ta=25°C, Tj(max) = 140°C)
Рекомендуемые условия (Ta = 25°C)
Характеристики узлов DM163
Структура сдвигающего регистра DM163
рис 3. Структура регистров каналом DM163 Конструкция драйвера представляет собой сдвигающий регистр. Данные передаются старшим каналом вперед. Т.е. сначала передаются данные 23 канала, затем 22 …… и 0 канал самый последний. Очень удобной особенностью для регулировки общей яркости или корректировки разброса яркости светодиодов представляет архитектура с управления яркостью двумя регистрами. Например, для данных изображения можно использовать 8 битные регистры (256 уровней яркости), а для коррекции яркости или разброса яркости светодиодов 6 битные регистры (64 уровня яркости). При необходимости можно использовать все 14 бит (тогда мы будем иметь 256*64= 16384 уровней яркости). Хочу, правда отметить, что для формирования последовательности для 6 битных регистров не совсем удобно для эффективного использования микропроцессорных систем (это будет показано на примере программ). Этот недостаток исправлен в следующей модели драйвера DM164, в ней используются два 8 битных регистра. Для управления RGB светодиодами при использовании для изображения только 8 битный регистр мы будем иметь гамму из 256*256*256 = 16 777 216 (16 миллионов) цветов. Что более чем достаточно для цветовоспроизведения, а запас еще в 6 бит может решить любые проблемы и удовлетворить любые запросы. Для управления выбора регистра загрузки используется вывод SELBK. При высоком уровне грузим данные в 8 битные регистры, а при низком уровне в 6 битные. Особенностью работы такого компаратора является то, что значение ноль в регистре канала 6 или 8 бит приводит к «нулевой» яркости светодиода. Т.е. если вы хотите управлять яркостью светодиода например только 8 битным регистром, то необходимо в любом случае загрузить 6 битный регистр ненулевой яркостью. Если вы желаемее иметь минимальную яркость грузите в каждый канал 6 битного регистра «единичку» Если максимальную яркость, загрузите число 63 (все единицы). Последовательность управления DM163 может быть следующей: Для использования 6 битного регистра как регистра яркости или регистра коррекции разброса яркости светодиодов, а 8 битного регистра как регистра видеосигнала.
рис 4. Временная диаграмма для работы 8 битным банком яркости. Вначале необходимо настроить 6 битный банк, а затем управлять яркость при помощи 8 битного банка. Для работы необходимо выполнить следующую последовательность: (1) Установить линию SELBK=L (выбрать 6 битный регистр) и загрузить корректирующее значение. (2) Установить линию LAT_B=H, для обновления данных в компаратор (6 битного регистра). (3) Установить линию SELBK=H (выбрать 8 битный регистр) и начать загрузку 8 битных данных. (4) Установить линию LAT_B=H для обновления данных в компараторе (для 8 битного регистра). Далее используем 8 битные данные для управления яркостью светодиодов. (5) Повторить шаги (3) и (4). Примечания: пред пунктом 3 не забывайте возвращать SELBK в низкий уровень. Внимательно рассмотрите временные диаграммы на рисунке 4. Для использования видеоданных 14 бит:
рис 5. Выбор времени схемы, когда и 6bits и 8bits используются как регистры яркости.
Если необходимо использовать 14 битов регистра яркости (т.е. получить 16384 ступени), пользователь должен выполнить следующие шаги: (1) Установить линию SELBK=L (выбрать 6 битный регистр) и начать загрузку 6 битных данных. (2) Установить линию SELBK=H (выбрать 8 битный регистр) и начать загрузку 8 битных данных. (3) Установить линию LAT_B=H для обновления данных в Bank 0 и Bank 1. (4) Повторить шаги с (1) по (3) для обновления данных. Временные данные работы с DM163.
рис 6. Детальная схема выбора времени передачи данных Рис. 6 показывает детальную схему выбора времени передачи данных. По положительному фронту DCK данные SIN загружаются в сдвиговый регистр. Отрицательным фронтом LAT_B выполняется загрузка данных из сдвигового регистра в защелку компаратора ШИМ. Чтобы полностью заполнить и сдвиговый регистр на 8 и на 6 битов, в общей сложности надо 336 импульса DCK (144 DCK для 6 битного регистра и 192 DCK для 8 битного регистра). Пример, изображенный в фигуре 6 показывает загрузку 6 бит b’001111’ данные в 6 битный регистр и 8’b’00001111’ в 8 битный регистр соответственно (данные передаются младшим битом в перед). Передача данных соответствует стандартному интерфейсу SPI. Так, что вы может непосредственно использовать стандартные устройства контроллеров. Зная значение загруженных данных можно вычислить средний текущий ток через светодиоды. Формула I (out, avg)= (Данные 8 битном регистре/256) x (данные в 6 битном регистре/64) x Iout Поэтому, средний выходной ток - (15/256) x (15/64) x Iout. Формула I (out, avg)= (Данные 8 битном регистре/256) x (данные в 6 битном регистре/64) x Iout, обеспечивает полезный способ вычислить выходной ток на основе входных данных. Iout - опорное значение тока, показанное в рис 12. Пользователи могут использовать формулу Iout=47*Vrext/Rext, чтобы получить аппроксимирующее значение Iout. Для ПРАВИЛЬНОГО подключения светодиодов необходимо помнить следующее, что в DM163 используются компенсационные стабилизаторы тока. Если вы выбираете неправильное напряжение питания светодиода, вся неиспользуемая мощность рассеивается на чипе. Это не значит, что вы можете выбрать питание 17 вольт, подключить по 1 светодиоду на канал и дать 20 миллиампер, чип так долго не выдержит, потому что, вся избыточная мощность будет рассеивается на нем и превысит все допустимые пределы. Это является распространенным недостатком всех разработчиков, которые жалуются, что у них выходят со строя чипы. В нашей практике НИ один чип еще не сгорел (за три года эксплуатации)! Так как же надо правильно его включать? 1. На силовом ключе расчетное напряжение не должно превышать 1 Вольт! 2. Напряжение, подаваемое на светодиоды канала должно быть равно 1 вольт на чипе + (падение на светодиоде) * количество LED. Например: мы хотим запитать на канале 3 синих светодиода. Падение на светодиодах этого типа 3,1 вольта. Значит 3,1*3+1 = 10,3 вольта необходимо подавать на питание канала!!! Конечно, точное напряжение зависит от партии светодиодов и устанавливается экспериментально с учетом заданного тока. Что это значит? Если ток 20 миллиампер обеспечивается и при (например) 9,8 вольтах, то напряжение источника надо понизить до этого уровня. Все эти нюансы очень влияют не только на тепловые характеристики чипа, но и на срок службы светодиодов. Если вы выполните все эти требования, вы можете смело давать гарантию на 10 лет!!! DM163 включает так называемый непоследовательный счетчик ШИМ, как показано на рис. 2, ее выходная форма волны отличается своими характеристиками от обычных счетчиком ШИМ. Непоследовательный счетчик Непоследовательный счетчик ШИМ, включенный DM163 показывает, что форма волны формирует подобно рис 7. Формируемая длительность ШИМ, распределяется множеством промежуточных импульсов в течение каждого цикла ШИМ. На примере рис. 7 показано, как формируется распределение импульса с 50% скважностью. Если сложить все промежуточные импульсы, то они бы равнялись 50%-ой скважности, которая является тем же самым, как и в обычном методе. Технология распределения импульсов ШИМ, помогает препятствовать мерцанию светодиода при низкой яркости и создает для человеческого глаза линейное восприятия яркости.
рис 7. Пример Непоследовательного Сигнала ШИМ 8+6 Компараторов битов Уже упоминалось о двоенном компараторе яркости, но хотелось бы рассмотреть его более подробно. Компаратор, изображенный на Рис. 2 - является уникальной разработкой в DM163. Выходное устройство компаратора будет “H” только, когда значение в “+” будет большим значения в “-“ (состояние компаратор будет “L”, когда значение в “+” равняется значению в “-“, или значение в “+” - меньше чем значение в “-“). Только, когда на выходах компараторов на 6 битов и на 8 битов - “H” (будет высокий уровень), только тогда будет течь ток в выходном канале. Из-за этой уникальной разработки компаратора, DM163 показывают отличные выходные характеристики в двух определенных случаях. В первом случае, выходное устройство DM163 всегда будет "выключено", когда один из регистров на 6 битов или на 8 битов заполнен 0. Во втором случае, когда все разряды в банке на 6 битов и в банке на 8 битов загружены “H”, выходное устройство DM163 покажет максимальное значение светимости (но не 100%-ое значение светимости). Из-за природы разработки компараторов, управляющий сигнал ШИМ будет нолем при условии, что 8 битный счетчик = 8’b FF или 6 битный счетчик = 6’b 3F. Следовательно, управляющий сигнал ШИМ будет 0 для 28+26+1 GCK, а не всегда высоко.
Note: 1. RST_B должен быть связан с контроллером, чтобы инициализировать ИС. 2. VDDH_R/G/B должены быть связаны с Vled_R/G/B соответственно. Где: Vled_R/G/B - электропитание Красных/Зеленых/Синих светодиодов. 3. VSS_DR - заземляющий вывод светодиодов. Он может быть подключен к VSS.
Ток Выходного устройства Драйвера (VDD = 3.3V и 5.0V, Ta = 25°C)
рис 12. зависимость сопротивления
REXT
от выходного тока
рис 13. зависимость Vout и Выходного Тока Характеристика, показанная в Рис. 12 - усредняющийся результат большого количества выборок. Из-за различий в микросхемах в Vrext, пользователи могут наблюдать отличающие вольтамперные характеристики, чем описано выше. Однако, характеристики VDD=5v и VDD=3.3v должны быть друг близки к другу, когда сама микросхема проверена, потому что DM163 использует схему с отрицательной обратной связью, чтобы держать усредняющееся напряжение выводов Vrext близко к постоянной, независимо от VDD. Поэтому, характеристика Iout-to-Rext не должны быть серьезно, различаться под влиянием изменения VDD.
Рис. 13 иллюстрирует отношение между
Vout
и Iout.
продолжение следует......
Для получения дополнительной информации используйте: |
|
