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

　　由于這種PWM調光功能由微處理器控制，因此它受每個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。高質量顯示器需要配置成百上千種亮度等級，以便能準確再現(xiàn)全動態(tài)畫面所需的全色譜。TLC5940具有12比特的PWM調光功能，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。彩色顯示器中的各像素由紅色、綠色以及藍色三種顏色的LED構成。相應地，促使上述各只LED實現(xiàn)4096種色調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的調光功能。為了簡便起見，該示例假設只有3比特的PWM調光。由于3比特相當于23=8種色調，可將各LED設定在0至7PWM灰度梯級之間。而每一視頻幀隨著所有LED的關閉而出現(xiàn)。在首個PWM時鐘脈沖的上升沿，除了那些灰度值設定為零的LED，其余所有LED都將處于開啟狀態(tài)。另外，IC在各 PWM時鐘循環(huán)的開始階段，增設了灰度計數(shù)器。在PWM灰度計數(shù)器超過LED設定的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，同時圖3還列出了簡化的3比特PWM調光控制器的波形和結構圖。將紅光、綠光和藍光LED的灰度值分別設置為7、4和1，則會在屏幕上產(chǎn)生橙色像素。綠光LED的灰度值設置為4，在首個PWM時鐘脈沖周期的上升沿，綠光LED處于開啟狀態(tài)，并保持四個完整的PWM時鐘脈沖周期。示例中的3比特PWM調光功能能夠為各RGB像素產(chǎn)生 23×23×23=512種色彩。將這種數(shù)學方法應用到12比特PWM 調光，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調光功能產(chǎn)生的橙色像素

　　圖 4 浪涌過沖電流

　　PWM調光并非沒有缺點。離散切換周期會導致系統(tǒng)中產(chǎn)生噪聲。而且，在視頻幀開始時開啟所有的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120mA的電流驅動16只LED的高端LED驅動器，就需要配置過大的輸入旁路電容。在IC運行的時間內(nèi)，同時開啟16只LED 需要輸入電容器輸出1.92A的電流。圖4中右上側的曲線圖顯示了當全部LED同時開啟時，在電流脈沖上升沿所產(chǎn)生的振鈴。PWM中的寄生電感導致了這種噪聲和振鈴。通過交錯的方式，開啟各LED時，TLC5940能大大降低這種影響。圖 4 左側顯示了這種交錯的LED開啟方式。圖4中右下側的曲線圖顯示了交錯的LED開啟方式如何減少浪涌電流的上升時間，反過來，交錯的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也以交錯的方式關閉LED。然而，通常來說，這種LED的關閉方式并非大多數(shù)系統(tǒng)所需要的。圖2顯示了當LED設定為不同的調光等級時，器件所固有的交錯關閉方式。

　　TLC5940同時結合了PWM調光和單點矯正技術，從而輸出質量極高的視頻畫面。通過調整LED波長的變化(由溫度變化或老化導致)，單點矯正能產(chǎn)生準確的LED色彩。然后，PWM調光提供色差—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，配置單點矯正技術的PWM調光將是當前和未來市場的理想選擇，因為在LED型照明應用中，需要高質量的顏色控制調節(jié)器件。