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    LED工艺技术介绍-LED显示屏驱动芯片的应用


    因为LED是电流特性器材,即在饱满导通的前提下,其亮度跟着电流大小的改动而改动,不是跟着其两端电压的改动而改动。因而,专用芯片的一个最大特色是供给恒流源。恒流源可确保LED的安稳驱动,消除LED的闪耀现象。下面将要点介绍LED显现屏的专用驱动芯片。
    2 专用芯片的主要参数和开展现状
    专用芯片具有输出电流大、恒流等根本特色,比较适用于要求大电流、画质高的场合,如户外全彩屏、室内全彩屏等。专用芯片的要害功用参数有最大输出电流、恒流源输出路数、电流输出差错(bit to bit,chip to chip)和数据移位时钟等。
    1) 最大输出电流
    现在干流的恒流源芯片最大输出电流多界说为单路最大输出电流,一般90 mA左右。电流安稳是专用芯片的根本特性,也是得到高画质的根底。而每个通道一同输出安稳电流的最大值(即最大安稳输出电流)对显现屏更有意义,因为在白平衡状态下,要求每一路都一同输出恒流电流。一般最大恒流输出电流小于答应的最大输出电流。
    2) 恒流输出通道
    恒流源输出路数有8位(8路恒源)和16位(16路恒源)两种规格,现在16位源占干流,其主要优势在于减少了芯片尺度,便于LED驱动板(PCB)布线,特别是对于点间隔较小的LED驱动板更有利。
    3) 电流输出差错
    电流输出差错分为两种,一种是位间电流差错,即同一个芯片每路输出之间的差错;另一种是片间电流差错,即不同芯片之间输出电流的差错。电流输出差错是个很要害的参数,对显现屏的均匀性影响很大。差错越大,显现屏的均匀性越差,很难使屏体到达白平衡。现在干流恒流源芯片的位间电流差错(bit to bit)一般在+60%以内,(chip to chip)片间电流差错在±15%以内。
    4) 数据移位时钟
    数据移位时钟决定了显现数据的传输速度,是影响显现屏的更新速率的要害目标。作为大尺度显现器材,显现刷新率应该在85 Hz以上,才干确保安稳的画面(无扫描闪耀感)。较高的数据移位时钟是显现屏获取高刷新率画面的根底。现在干流恒流源驱动芯片移位时钟频率一般都在15 MHz以上。
    在LED上游外延片、芯片出产上,美国、日本、欧盟仍拥有很大的技能优势,而我国台湾地区则已成为全球重要的LED出产基地。尽管我国在LED外延片、芯片的出产技能上间隔国际先进水平还有较大距离,国内芯片、外延片的出产还会集在中低端产品,但是国内巨大的运用需求,给LED下流厂商带来巨大的开展机会。尽管各种芯片的解决计划都是用于驱动LED显现屏,但因为各种芯片所具有的功用不同,故驱动计划的特性也各有不同。下面介绍现在在我国占干流地位的16位恒流LED显现屏驱动芯片,并从运用的视点对它们进行剖析比较。
    3 几种驱动解决计划介绍和比较
    3.1 TLC5941驱动芯片
    TLC5941芯片是TI(德州仪器)公司最新推出的,具有点校对、高灰度等级(PWM操控)等特色。 TLC5941一切内部数据寄存器,灰度寄存器,点校对寄存器和过错状态信息都经过串行接口存取,最大串行时钟频率30 MHz,片间电流差错一般在±6%以内,位间电流差错一般在±4%以内,每通道最大输出电流80 mA。
    TLC5941的每个通道可用PWM方法根据内部灰度寄存器的值进行4 096级灰度操控,该寄存器是12位的,每个通道LED的驱动电路由6位点校对寄存器的值进行64级操控,且驱动电流的最大值可经过片外电阻设定。64级电流操控供给了LED点灰度校对的才干,4 096级灰度调整则确保了即使在较低的灰度等级下,点阵中的每个点也有多达256级的灰度表明,从而红绿蓝全彩屏可有16M色的颜色表达才干,这两点对于高质量的五颜六色大屏幕显现是分外重要的。相对于传统的五颜六色大屏幕显现体系,会集发作PWM进行灰度操控,可编程逻辑芯片(或高速CPU)只需要处理缓存办理、灰度和点校对数据的输出,规划复杂度下降,且因为PWM的灰度操控与数据串行移出无关,可很方便地取得较高帧频,取得很好的动态显现作用。
    为了确保五颜六色大屏幕的可靠运转,TLC5941供给了每一路LED开路(LOD)和过温检测(TSD) 的才干,内置集电极开路输出电路,用于犯错时报警。16个通道中不管哪个通道有过错发作,内置集电极开路输出电路的输出管脚就会被拉到低电平,经过查询芯片的内部状态信息,就可知道哪一路呈现毛病,体系中一切TLC5941内置集电极开路输出电路的输出管脚可接到一同,经过上拉电阻接到高电平,经过监控这个信号,体系可在运转过程中进行自我确诊。TLC5941适用于作业环境比较恶劣一同对显现作用要求很高以及对安全功用要求很高的场合,比方高速公路的 LED信息指示牌,大型的露天LED电视等。
    3.2 MBI5028驱动芯片
    MBI5028是台湾MBI(聚积科技)公司推出的一款有可编程电流增益功用的LED屏驱动芯片。它内置串并移位寄存器和输出锁存器,且选用PrecisionDrive技能以得到更优秀的电气特性。MBl5028的最大串行时钟频率为25 MHz,片间电流差错一般在±6%以内,位间电流差错一般在±3%以内,最大输出电流为90 mA。
    MBI5028内建电流增益操控逻辑单元,可编程电流增益功用选用Share-IO技能,无须添加额定的管脚,只需在对应的管脚输入一特定的序列信号,就可进入MBI5028的特殊功用形式--电流调整形式。在该形式下,可经过体系微操控器,向电流增益操控逻辑单元写入不同电流增益的数据,锁存这些数据,并经过内建数字与模仿同享的转换器,有用操控电流的输出。因为作业环境的改动和LED屏老化,LED屏亮度将会下降,如以一个固定顺向电流,LED屏的亮度差错就会较小。经过可编程的电流增益功用和PrecisionDrive技能,可调整电流差错,补偿 LED屏的亮度,一同取得比较高质量的图画。运用PrecisionDrive技能并内建数字与模仿同享的转换器,在相同精确度下,经过改动数字码的方法,从而取得相对的输出电流,进而提高LED屏的成像质量。
    现在的技能可认为LED显现屏供给256个电流等级,使其到达1 200%的总动态规模,供给256个输出电流等级。在电气特性和芯片封装方面,MBI5026兼容性比较好,运用者不用更改以前为同类型芯片规划的PCB 板,就可取得具有Share-IO技能的电流增益技能,能大大地下降晋级本钱。MBI5026适用于作业环境条件并不严苛,但要求高质量成像的LED屏驱动计划上,比方室内的大型LED显现屏等中低端屏幕。一同MBI5028还适用于老驱动芯片的晋级。
    3.3 ST2221C驱动芯片
    ST2221C是我国台湾SITI(点晶科技)公司推出的一款LED屏驱动芯片。它内置串并移位寄存器单元、输出锁存器单元和电流输出操控单元,电气特性较为优秀。ST2221C的最大串行时钟频率为25 MHz,片间电流差错一般在±10%以内,位间电流差错一般在±6%以内,最大输出电流为120 mA。ST2221C包括16通道恒流驱动单元,能一同驱动16路LED。它适用于一些低端屏的驱动,比方室内信息屏等低端LED显现屏。
    4 存在的问题
    4.1 功耗及发热问题
    因为输出电流较大,LED显现屏芯片的功耗和发热问题一直是阻扰驱动芯片开展的榜首要素。在将来可能呈现的手持式LED显现屏的驱动方法上,这个问题将会变得尤为杰出。跟着LED器材制作工艺水平的前进和驱动电流的减小,问题会逐渐得到解决。
    4.2 运用本钱问题
    一块干流16位稳态电流LED显现屏驱动芯片只能驱动16路的LED器材。一块分辨力为1 024×768的LED显现屏就必须运用多块驱动芯片才干取得预期作用,这样就使得材料本钱比较高。如果选用驱动芯片自身选用扫描方法,那么一块干流的驱动芯片就能一次驱动多路LED器材,将会使运用本钱下降许多。
    5 小结
    从这几家LED驱动芯片制作商的产品结构来看,现在干流芯片主要分为3个层次。榜首层次是具有灰度机制的芯片,这类芯片内部具有PWM功用,可以根据输入的数据发作灰度,更易构成深层次灰度,显现高品质画面。第二层次是具有输出开路检测(LOD)、温度过热维护(TSD)、亮度调节功用的芯片,这些芯片因为有了附加功用而更适用于特定场合,如用于可变情报板,则要求芯片具有侦测LED过错的功用。第三档为不带任何附加功用的恒流源芯片,此类芯片只为LED供给恒流源,确保屏体显现
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