LED顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片及其應(yīng)用

TLC5941芯片是TI(德州儀器)公司最新推出的，具有點(diǎn)校正、高灰度等級(jí)(PWM控制)等特點(diǎn)。TLC5941所有內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，灰度寄存器，點(diǎn)校正寄存器和錯(cuò)誤狀態(tài)信息都通過(guò)串行接口存取，最大串行時(shí)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的每個(gè)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(jí)灰度控制，該寄存器是12位的，每個(gè)通道LED的驅(qū)動(dòng)電路由6位點(diǎn)校正寄存器的值進(jìn)行64級(jí)控制，且驅(qū)動(dòng)電流的最大值可通過(guò)片外電阻設(shè)定。64級(jí)電流控制提供了LED點(diǎn)灰度校正的能力，4 096級(jí)灰度調(diào)整則保證了即使在較低的灰度等級(jí)下，點(diǎn)陣中的每個(gè)點(diǎn)也有多達(dá)256級(jí)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(diǎn)對(duì)于高質(zhì)量的彩色大屏幕顯示是格外重要的。相對(duì)于傳統(tǒng)的彩色大屏幕顯示系統(tǒng)，集中產(chǎn)生PWM進(jìn)行灰度控制，可編程邏輯芯片(或高速CPU)只需要處理緩存管理、灰度和點(diǎn)校正數(shù)據(jù)的輸出，設(shè)計(jì)復(fù)雜度降低，且由于PWM的灰度控制與數(shù)據(jù)串行移出無(wú)關(guān)，可很方便地獲得較高幀頻，取得很好的動(dòng)態(tài)顯示效果。

為了保障彩色大屏幕的可靠運(yùn)行，TLC5941提供了每一路LED開(kāi)路(LOD)和過(guò)溫檢測(cè)(TSD)的能力，內(nèi)置集電極開(kāi)路輸出電路，用于出錯(cuò)時(shí)報(bào)警。16個(gè)通道中無(wú)論哪個(gè)通道有錯(cuò)誤發(fā)生，內(nèi)置集電極開(kāi)路輸出電路的輸出管腳就會(huì)被拉到低電平，通過(guò)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(kāi)路輸出電路的輸出管腳可接到一起，通過(guò)上拉電阻接到高電平，通過(guò)監(jiān)控這個(gè)信號(hào)，系統(tǒng)可在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行自我診斷。TLC5941適用于工作環(huán)境比較惡劣同時(shí)對(duì)顯示效果要求很高以及對(duì)安全性能要求很高的場(chǎng)合，比如高速公路的LED信息指示牌，大型的露天LED電視等。

MBI5028驅(qū)動(dòng)芯片

MBI5028是臺(tái)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(dòng)芯片。它內(nèi)置串并移位寄存器和輸出鎖存器，且采用PrecisionDrive技術(shù)以得到更優(yōu)良的電氣特性。MBl5028的最大串行時(shí)鐘頻率為25 MHz，片間電流誤差一般在±6%以內(nèi)，位間電流誤差一般在±3%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，可編程電流增益功能采用Share-IO技術(shù)，無(wú)須增加額外的管腳，只需在對(duì)應(yīng)的管腳輸入一特定的序列信號(hào)，就可進(jìn)入MBI5028的特殊功能模式--電流調(diào)整模式。在該模式下，可通過(guò)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(guò)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(huì)降低，如以一個(gè)固定順向電流，LED屏的亮度偏差就會(huì)較小。通過(guò)可編程的電流增益功能和PrecisionDrive技術(shù)，可調(diào)整電流偏差，補(bǔ)償LED屏的亮度，同時(shí)獲得比較高質(zhì)量的圖像。利用PrecisionDrive技術(shù)并內(nèi)建數(shù)字與模擬共享的轉(zhuǎn)換器，在相同精確度下，通過(guò)改變數(shù)字碼的方式，從而獲得相對(duì)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L(zhǎng)ED顯示屏提供256個(gè)電流等級(jí)，使其達(dá)到1 200%的總動(dòng)態(tài)范圍，提供256個(gè)輸出電流等級(jí)。在電氣特性和芯片封裝方面，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(jì)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(jí)成本。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(dòng)方案上，比如室內(nèi)的大型LED顯示屏等中低端屏幕。同時(shí)MBI5028還適用于老驅(qū)動(dòng)芯片的升級(jí)。

ST2221C驅(qū)動(dòng)芯片

ST2221C是中國(guó)臺(tái)灣SITI(點(diǎn)晶科技)公司推出的一款LED屏驅(qū)動(dòng)芯片。它內(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，電氣特性較為優(yōu)良。ST2221C的最大串行時(shí)鐘頻率為25 MHz，片間電流誤差一般在±10%以內(nèi)，位間電流誤差一般在±6%以內(nèi)，最大輸出電流為120 mA。ST2221C包含16通道恒流驅(qū)動(dòng)單元，能同時(shí)驅(qū)動(dòng)16路LED。它適用于一些低端屏的驅(qū)動(dòng)，比如室內(nèi)信息屏等低端LED顯示屏。

各類驅(qū)動(dòng)方案比較

上述3種LED顯示屏驅(qū)動(dòng)方案的比較如表1所示。

存在的問(wèn)題

功耗及發(fā)熱問(wèn)題

由于輸出電流較大，LED顯示屏芯片的功耗和發(fā)熱問(wèn)題一直是阻擾驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)展的第一因素。在將來(lái)可能出現(xiàn)的手持式LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)方式上，這個(gè)問(wèn)題將會(huì)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(dòng)電流的減小，問(wèn)題會(huì)逐步得到解決。

應(yīng)用成本問(wèn)題

一塊主流16位穩(wěn)態(tài)電流LED顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片只能驅(qū)動(dòng)16路的LED器件。一塊分辨力為1 024×768的LED顯示屏就必須使用多塊驅(qū)動(dòng)芯片才能獲得預(yù)期效果，這樣就使得材料成本比較高。如果采用驅(qū)動(dòng)芯片自身采用掃描方式，那么一塊主流的驅(qū)動(dòng)芯片就能一次驅(qū)動(dòng)多路LED器件，將會(huì)使應(yīng)用成本降低許多。