TLC5940 PWM調(diào)光功能為LED視頻顯示器提供了卓越的色彩品質(zhì)(07-100)

　　由于這種PWM調(diào)光功能由微處理器控制，因此它受每個(gè)LED最大離散亮度等級(通常指灰度梯級)數(shù)量的限制。而且，任一周期內(nèi)的總有效離散等級數(shù)量決定著LED的亮度分辨率。高質(zhì)量顯示器需要配置成百上千種亮度等級，以便能準(zhǔn)確再現(xiàn)全動(dòng)態(tài)畫面所需的全色譜。TLC5940具有12比特的PWM調(diào)光功能，以滿足這種需求。對每只LED而言，該12比特分辨率具備212=4096種色調(diào)。彩色顯示器中的各像素由紅色、綠色以及藍(lán)色三種顏色的LED構(gòu)成。相應(yīng)地，促使上述各只LED實(shí)現(xiàn)4096種色調(diào)其中的一種亮度等級，從而使RGB色束具備687億種色彩。

　　下列示例闡明了TLC5940 PWM的調(diào)光功能。為了簡便起見，該示例假設(shè)只有3比特的PWM調(diào)光。由于3比特相當(dāng)于23=8種色調(diào)，可將各LED設(shè)定在0至7PWM灰度梯級之間。而每一視頻幀隨著所有LED的關(guān)閉而出現(xiàn)。在首個(gè)PWM時(shí)鐘脈沖的上升沿，除了那些灰度值設(shè)定為零的LED，其余所有LED都將處于開啟狀態(tài)。另外，IC在各 PWM時(shí)鐘循環(huán)的開始階段，增設(shè)了灰度計(jì)數(shù)器。在PWM灰度計(jì)數(shù)器超過LED設(shè)定的PWM值前，所有的LED都處于開啟狀態(tài)。這種情況在圖 3 中做了很好的詮釋，同時(shí)圖3還列出了簡化的3比特PWM調(diào)光控制器的波形和結(jié)構(gòu)圖。將紅光、綠光和藍(lán)光LED的灰度值分別設(shè)置為7、4和1，則會(huì)在屏幕上產(chǎn)生橙色像素。綠光LED的灰度值設(shè)置為4，在首個(gè)PWM時(shí)鐘脈沖周期的上升沿，綠光LED處于開啟狀態(tài)，并保持四個(gè)完整的PWM時(shí)鐘脈沖周期。示例中的3比特PWM調(diào)光功能能夠?yàn)楦鱎GB像素產(chǎn)生 23×23×23=512種色彩。將這種數(shù)學(xué)方法應(yīng)用到12比特PWM 調(diào)光，那么RGB像素則能產(chǎn)生212×212×212=687億種色彩。

　　圖 3 利用3比特PWM調(diào)光功能產(chǎn)生的橙色像素

　　圖 4 浪涌過沖電流

　　PWM調(diào)光并非沒有缺點(diǎn)。離散切換周期會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中產(chǎn)生噪聲。而且，在視頻幀開始時(shí)開啟所有的LED需要輸入上升沿非常陡峭且較大的浪涌電流。如果無法降低這一浪涌電流，那么能夠通過各通道中高達(dá)120mA的電流驅(qū)動(dòng)16只LED的高端LED驅(qū)動(dòng)器，就需要配置過大的輸入旁路電容。在IC運(yùn)行的時(shí)間內(nèi)，同時(shí)開啟16只LED 需要輸入電容器輸出1.92A的電流。圖4中右上側(cè)的曲線圖顯示了當(dāng)全部LED同時(shí)開啟時(shí)，在電流脈沖上升沿所產(chǎn)生的振鈴。PWM中的寄生電感導(dǎo)致了這種噪聲和振鈴。通過交錯(cuò)的方式，開啟各LED時(shí)，TLC5940能大大降低這種影響。圖 4 左側(cè)顯示了這種交錯(cuò)的LED開啟方式。圖4中右下側(cè)的曲線圖顯示了交錯(cuò)的LED開啟方式如何減少浪涌電流的上升時(shí)間，反過來，交錯(cuò)的LED開啟方式又如何減小了系統(tǒng)中的振鈴和噪聲，并降低了輸入電容器的要求。另一方面，TLC5940也以交錯(cuò)的方式關(guān)閉LED。然而，通常來說，這種LED的關(guān)閉方式并非大多數(shù)系統(tǒng)所需要的。圖2顯示了當(dāng)LED設(shè)定為不同的調(diào)光等級時(shí)，器件所固有的交錯(cuò)關(guān)閉方式。

　　TLC5940同時(shí)結(jié)合了PWM調(diào)光和單點(diǎn)矯正技術(shù)，從而輸出質(zhì)量極高的視頻畫面。通過調(diào)整LED波長的變化(由溫度變化或老化導(dǎo)致)，單點(diǎn)矯正能產(chǎn)生準(zhǔn)確的LED色彩。然后，PWM調(diào)光提供色差—這種色差是在三只不同的LED中提供數(shù)千或數(shù)百萬種不同顏色所必需的。很顯然，配置單點(diǎn)矯正技術(shù)的PWM調(diào)光將是當(dāng)前和未來市場的理想選擇，因?yàn)樵贚ED型照明應(yīng)用中，需要高質(zhì)量的顏色控制調(diào)節(jié)器件。