使用MAX6958/MAX6959LED驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)單個(gè)LED

摘要：該應(yīng)用筆記詳細(xì)說明了如何使用MAX6958和MAX6959 LED顯示驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)象素級(jí)(單個(gè)LED)亮度控制。該技術(shù)增強(qiáng)了這些驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置的64級(jí)整體(一次調(diào)整所有LED)亮度控制功能。

介紹

MAX6958和MAX6959 LED顯示驅(qū)動(dòng)器采用6位PWM (64級(jí))亮度控制技術(shù)，同時(shí)調(diào)節(jié)所有點(diǎn)亮LED的平均電流。該應(yīng)用筆記討論了如何擴(kuò)展MAX6958和MAX6959的功能，從而實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的象素級(jí)(LED)控制。

平均LED電流方式下的多路復(fù)用LED驅(qū)動(dòng)器連接方法

MAX6958和MAX6959是4位、9段LED驅(qū)動(dòng)器，使用了一種較少引腳數(shù)量的多路復(fù)用技術(shù)(Charlieplexing－技術(shù)細(xì)節(jié)請(qǐng)參考Charlieplexing - Reduced Pin-Count LED Display Multiplexing)，驅(qū)動(dòng)36段僅使用10個(gè)驅(qū)動(dòng)引腳(表1)。如表1所示，MAX6958/MAX6959引腳和LED位的連接方法不同于標(biāo)準(zhǔn)連接方法。根據(jù)多路復(fù)用周期的不同時(shí)隙，引腳4至7充當(dāng)共陰級(jí)驅(qū)動(dòng)器或者陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)器。

表1. MAX6958/MAX6959標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器連接方法

	DIG0/SEG0	DIG1/SEG1	DIG2/SEG2	DIG3/SEG3	SEG 4	SEG 5	SEG 6	SEG 7	SEG 8	SEG 9/IRQ
LED Digit 0	CC0	SEG 0	SEG g	SEG f	SEG e	SEG d	SEG c	SEG b	SEG a	SEG 4
LED Digit 1	SEG 1	CC1	SEG g	SEG f	SEG e	SEG d	SEG c	SEG b	SEG a	SEG 5
LED Digit 2	SEG g	SEG f	CC2	SEG 2	SEG e	SEG d	SEG c	SEG b	SEG a	SEG 6
LED Digit 3	SEG g	SEG f	SEG 3	CC3	SEG e	SEG d	SEG c	SEG b	SEG a	SEG 7

MAX6958/MAX6959采用四路復(fù)用驅(qū)動(dòng)方案，輪流驅(qū)動(dòng)四組LED的陰極，每組包括九個(gè)LED。四組LED分別稱為第0位、第1位、第2位和第3位。LED第0位至第3位的四個(gè)陰極連接點(diǎn)對(duì)應(yīng)表1的CC0至CC3，LED陽(yáng)極連接點(diǎn)以SEG為前綴。正常多路復(fù)用工作方式下，CC0至CC3陰極輸出依次輪流變低，每位順序使能四分之一周期。

6位(64級(jí)) PWM整體亮度控制功能調(diào)節(jié)LED的平均電流(從而調(diào)節(jié)亮度)。這是通過在它們的復(fù)用時(shí)隙內(nèi)調(diào)節(jié)CC0至CC3陰極輸出打開的實(shí)際時(shí)間實(shí)現(xiàn)的。加載到CC0至CC3陰極輸出的PWM值相同，未對(duì)每一個(gè)陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)器的恒流源進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。因此，所有LED的亮度都是統(tǒng)一調(diào)節(jié)的。

實(shí)現(xiàn)單獨(dú)LED亮度控制

在許多應(yīng)用中，突出顯示特定LED是非常有用的。閃爍即是實(shí)現(xiàn)突出顯示的一種方法，光標(biāo)經(jīng)常采用閃爍的方法來(lái)突出顯示它們的位置。突出顯示的另一種好辦法是使這些LED段比其它LED更亮。若使用以上所述的MAX6958/MAX6959標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用結(jié)構(gòu)，后一種辦法是行不通的。

實(shí)現(xiàn)LED段單獨(dú)亮度控制的一種簡(jiǎn)單方法是允許LED驅(qū)動(dòng)時(shí)間超過一個(gè)復(fù)用周期，即雙驅(qū)動(dòng)。圖1說明了這一點(diǎn)，即由通常的LED第0位和第1位兩個(gè)位控信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)單個(gè)、7段加小數(shù)點(diǎn)數(shù)碼管位。注意圖1是不完整的。LED第2位和LED第3位沒有畫出來(lái)；它們可以是另一個(gè)單獨(dú)位，或者是標(biāo)準(zhǔn)方式下的兩個(gè)位。


圖1. 驅(qū)動(dòng)一位數(shù)碼管并具有2級(jí)獨(dú)立亮度控制功能的MAX6958/MAX6959連接方式

圖1所示的雙驅(qū)動(dòng)位驅(qū)動(dòng)時(shí)間為兩個(gè)復(fù)用周期，而不是通常的一個(gè)周期。此時(shí)，二極管D1和D2控制兩個(gè)陰極驅(qū)動(dòng)器，無(wú)論CC0還是CC1變低作為陰極驅(qū)動(dòng)器，都是對(duì)相同的LED進(jìn)行操作。因?yàn)閱蝹€(gè)雙驅(qū)動(dòng)位取代了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)位，它由兩個(gè)位寄存器控制(第0位和第1位，分別對(duì)應(yīng)0x20和0x21)，而不是僅由一個(gè)位寄存器控制。每個(gè)LED由兩個(gè)比特(每個(gè)位寄存器一個(gè)比特)而不是一個(gè)比特表示。如果兩個(gè)比特都清零，那么該LED關(guān)閉。如果僅一個(gè)比特置位而另一個(gè)比特清零，則LED以標(biāo)準(zhǔn)亮度打開。如果兩個(gè)比特都置位，則LED以兩倍標(biāo)準(zhǔn)亮度打開。因此每個(gè)LED都有兩個(gè)亮度設(shè)定值而不是一個(gè)。以標(biāo)準(zhǔn)方式連接的LED，如SEG0和SEG1，只能設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)亮度。由于二極管D1和D2在四分之一的時(shí)間內(nèi)為8個(gè)LED的每一個(gè)流過20mA電流，所以二極管的額定峰值電流必須達(dá)到160mA，平均電流達(dá)到40mA。

圖1的連接方式有得有失。這里MAX6958/MAX6959驅(qū)動(dòng)的位數(shù)減少了，因?yàn)榫哂袃煞N亮度設(shè)定值的每個(gè)LED都需要兩個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”LED的驅(qū)動(dòng)能力。要使每個(gè)象素具有兩種亮度設(shè)定值，MAX6958/MAX6959只能驅(qū)動(dòng)兩個(gè)7段數(shù)碼管位，而不是只具有標(biāo)準(zhǔn)開/關(guān)控制功能的四位。但對(duì)于只有幾個(gè)LED需要亮度控制的場(chǎng)合，該技術(shù)仍然非常有效和經(jīng)濟(jì)。圖2所示為單個(gè)LED采用雙驅(qū)動(dòng)方案，只需犧牲一個(gè)LED的驅(qū)動(dòng)能力。二極管對(duì)D3只需為一個(gè)LED流過20mA電流，峰值為20mA。所以可以使用低成本的信號(hào)二極管對(duì)。


圖2. 只有一個(gè)LED具有2級(jí)獨(dú)立亮度控制功能的MAX6958/MAX6959連接方式

實(shí)現(xiàn)獨(dú)立LED亮度控制的另一種連接方式

也可以由一個(gè)二極管替代背靠背LED SEG0和SEG1以實(shí)現(xiàn)2級(jí)亮度控制。如圖3所示，二極管橋?qū)Ρ晨勘瞅?qū)動(dòng)電流進(jìn)行整流。由于此時(shí)兩個(gè)二極管串連在LED電流通路中，需選用小信號(hào)肖特基二極管以減小電壓降。


圖3. 只有一個(gè)LED具有2級(jí)獨(dú)立亮度控制功能的另一種MAX6958/MAX6959連接方式