LED控制及其對驅(qū)動/控制方案要求分析

安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商，針對各種LED應(yīng)用提供寬范圍的LED驅(qū)動器方案，其中就包括用于可尋址標(biāo)志和建筑物裝飾照明兩類常見應(yīng)用的系列線性驅(qū)動器(詳見下表)。這些驅(qū)動器能夠精確地穩(wěn)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(shè)計(jì)。

表1：安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于標(biāo)志及建筑物裝飾照明的系列智能LED控制/驅(qū)動器。

針對LED廣告牌等應(yīng)用的恒流汲入型LED驅(qū)動器

諸如廣告牌標(biāo)志、滾動橫幅、智能車輛標(biāo)志和體育計(jì)分板等LED應(yīng)用需要采用多顆LED，通常包含多串LED，要求LED驅(qū)動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控制不同LED通道，并且要具備可靠的保護(hù)功能。安森美半導(dǎo)體針對這類應(yīng)用的方案包括CAT4008和CAT4106等恒流LED汲入型驅(qū)動器，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(dá)±1.5%，且LED通道能夠在輸出電壓低至0.4V(當(dāng)LED電流為2~100 mA時)時保持穩(wěn)流狀態(tài)，在應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以此實(shí)現(xiàn)更高的電源效率。圖1左側(cè)顯示的是CAT4008的框圖，不同引腳的詳細(xì)功能說明參見參考資料[1]。這器件使用8路緊密匹配的汲電流來對每個通道的LED電流進(jìn)行穩(wěn)流，而外部電阻RSET用于將LED通道電流設(shè)定為RSET電流的約51倍。由于每個通道包含獨(dú)立電流感測電路，故CAT4008能夠?yàn)樗型ǖ蓝继峁┚o密的穩(wěn)流。在大多數(shù)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(qū)動器能效。上電時，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(shè)置為關(guān)閉。一旦達(dá)到欠壓鎖定閾值，就可以設(shè)定器件。驅(qū)動器將每個連續(xù)LED輸出通道的激活時間各延遲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，并依次類推。延遲在閂鎖(LATCH)引腳激活時引入，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(dá)25MHz的高速、四線(4-Wire)串行接口通過移位寄存器和鎖存架構(gòu)控制8通道中的每一個LED通道。串行數(shù)據(jù)輸出引腳允許多個器件通過同一個串行接口串聯(lián)使用。CAT4008還有輸出關(guān)閉引腳，該引腳可被用來關(guān)閉所有LED通道，而不必依賴串口發(fā)送數(shù)據(jù)。此外，CAT4008還具備熱保護(hù)功能，在芯片溫度超過許可限度時關(guān)閉LED輸出。

圖1：安森美半導(dǎo)體8通道恒流LED汲入型驅(qū)動器CAT4008框圖及應(yīng)用示例。

高亮度、高視覺沖擊力建筑物照明應(yīng)用的RGB LED像素驅(qū)動器

某些旨在營造高視覺沖擊力效果的建筑物裝飾照明應(yīng)用使用高亮度的LED，要求LED驅(qū)動器能夠驅(qū)動高亮度的RGB LED，并且要具備高速接口，從而支持高數(shù)據(jù)率并確保維持高數(shù)據(jù)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(dǎo)體適合這類應(yīng)用的LED驅(qū)動器包括的帶獨(dú)立電流控制功能的三通道恒流RGB LED像素驅(qū)動器CAT4103和CAT4109。其中，CAT4103為高端、多色彩、“智能”LED建筑物照明應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有高速串行接口，能支持達(dá)25 MHz的數(shù)據(jù)率，提供完全緩沖的數(shù)據(jù)輸出，確保在分布式(長距離)、菊花鏈型照明系統(tǒng)中維持最高的數(shù)據(jù)完整性。而CAT4109使用并行接口，每條通道具有專門的脈寬調(diào)制(PWM)控制，非常適合更常規(guī)的LED視覺效果應(yīng)用，如混色和建筑物重點(diǎn)照明。

圖2：安森美半導(dǎo)體CAT4103框圖、典型應(yīng)用電路圖及應(yīng)用示例。