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3款LED显示屏驱动芯片比较


         LED显示屏作为一 项高科技产品引起了人们高度重视,采用计算机控制,将光、电融为 一体的大屏幕智能显示屏已经应用到很多领域。LED显示屏的像素点采用LED发光二极管,将许多 发光二极管以点阵方式排列起来,构成LED阵列,进而构成LED幕。通过不同的LED驱动方式,可得到 不同效果的图像。因此芯片的优劣,对LED显示屏的显示质量起着重要的作用。

   LED驱动芯 片可分为通用芯片和专用芯片。通用芯片一般用于LED显示屏的低端产品,如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595,具有8位锁存、串一并 移位寄存器和三态输出功能。每路最大可输出35mA 电流(不是恒流)一般IC厂家都 可生产此类芯片。

  由于LED电流特性器件,即在饱 和导通的前提下,其亮度随着电 流大小的变化而变化,不是随 着其两端电压的变化而变化。因此,专用芯 片的一个最大特点是提供恒流源。恒流源可保证LED稳定驱动,消除LED闪烁现象。下面将重点介绍LED显示屏 的专用驱动芯片。

专用芯 片的主要参数和发展现状

  专用芯 片具有输出电流大、恒流等基本特点,比较适 用于要求大电流、画质高的场合,如户外全彩屏、室内全彩屏等。专用芯 片的关键性能参数有最大输出电流、恒流源输出路数、电流输出误差(bittobit,chiptochip和数据移位时钟等。

  1 最大输出电流

  目前主 流的恒流源芯片最大输出电流多定义为单路最大输出电流,一般90mA 左右。电流恒 定是专用芯片的基本特性,也是得 到高画质的基础。而每个 通道同时输出恒定电流的最大值(即最大恒定输出电流)对显示屏更有意义,因为在白平衡状态下,要求每 一路都同时输出恒流电流。一般最 大恒流输出电流小于允许的最大输出电流。

  2 恒流输出通道

  恒流源输出路数有8位(8路恒源)和16位(16路恒源)两种规格,现在16位源占主流,其主要 优势在于减少了芯片尺寸,便于LED驱动板 PCB布线,特别是 对于点间距较小的LED驱动板更有利。

  3 电流输出误差

  电流输 出误差分为两种,一种是位间电流误差,即同一 个芯片每路输出之间的误差;另一种 是片间电流误差,即不同 芯片之间输出电流的误差。电流输 出误差是个很关键的参数,对显示 屏的均匀性影响很大。误差越大,显示屏的均匀性越差,很难使 屏体达到白平衡。目前主 流恒流源芯片的位间电流误差(bittobit一般在±6%以内,chiptochip片间电流误差在±15%以内。

  4 数据移位时钟

  数据移 位时钟决定了显示数据的传输速度,影响显 示屏的更新速率的关键指标。作为大尺寸显示器件,显示刷新率应该在85Hz以上,才能保证稳定的画面(无扫描闪烁感)较高的 数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。目前主 流恒流源驱动芯片移位时钟频率一般都在15MHz以上。

  LED上游外延片、芯片生产上,美国、日本、欧盟仍 拥有很大的技术优势,而中国 台湾地区则已成为全球重要的LED生产基地。虽然中国在LED外延片、芯片的 生产技术上距离国际先进水平还有较大差距,国内芯片、外延片 的生产还集中在中低端产品,但是国 内庞大的应用需求,给LED下游厂 商带来巨大的发展机会。虽然各 种芯片的解决方案都是用于驱动LED显示屏,但由于 各种芯片所具备的功能不同,故驱动 方案的特性也各有不同。下面介 绍目前在国占主流地位的16位恒流LED显示屏驱动芯片,并从应 用的角度对它进行分析比较。

几种驱 动解决方案介绍和比较

  TLC5941驱动芯片

  TLC5941芯片是TI德州仪器公司最新推出的,具有点校正、高灰度等级(PWM控制)等特点。TLC5941所有内部数据寄存器,灰度寄存器,点校正 寄存器和错误状态信息都通过串行接口存取,最大串行时钟频率30MHz,片间电流误差一般在±6%以内,位间电流误差一般在±4%以内,每通道最大输出电流80mA

  TLC5941每个通道可用PWM方式根 据内部灰度寄存器的值进行4096级灰度控制,该寄存器是12位的,每个通道LED驱动电路由6位点校 正寄存器的值进行64级控制,且驱动 电流的最大值可通过片外电阻设定。64级电流控制提供了LED点灰度校正的能力,4096级灰度 调整则保证了即使在较低的灰度等级下,点阵中 的每个点也有多达256级的灰度表示,从而红 绿蓝全彩屏可有16M色的色彩表达能力,这两点 对于高质量的彩色大屏幕显示是格外重要的相对于传统的彩色大屏幕显示系统,集中产生PWM进行灰度控制,可编程逻辑芯片(或高速CPU只需要处理缓存管理、灰度和 点校正数据的输出,设计复杂度降低,且由于PWM灰度控 制与数据串行移出无关,可很方 便地获得较高帧频,取得很 好的动态显示效果。

         为了保 障彩色大屏幕的可靠运行,TLC5941提供了每一路LED开路(LOD和过温检测(TSD能力,内置集 电极开路输出电路,用于出错时报警。16个通道 中无论哪个通道有错误发生,内置集 电极开路输出电路的输出管脚就会被拉到低电平,通过查 询芯片的内部状态信息,就可知 道哪一路出现故障,系统中所有TLC5941内置集 电极开路输出电路的输出管脚可接到一起,通过上 拉电阻接到高电平,通过监控这个信号,系统可 在运行过程中进行自我诊断。TLC5941适用于 工作环境比较恶劣同时对显示效果要求很高以及对安全性能要求很高的场合,比如高速公路的LED信息指示牌,大型的露天LED电视等。

  MBI5028驱动芯片

  MBI5028台湾MBI聚积科技公司推 出的一款有可编程电流增益功能的LED屏驱动芯片。内置串 并移位寄存器和输出锁存器,且采用 PrecisionDr技术以 得到更优良的电气特性。MBl5028最大串行时钟频率为25MHz,片间电流误差一般在±6%以内,位间电流误差一般在±3%以内,最大输出电流为90mA

  MBI5028内建电 流增益控制逻辑单元,可编程 电流增益功能采用Share-IO技术,无须增加额外的管脚,只需在 对应的管脚输入一特定的序列信号,就可进入MBI5028特殊功能模式--电流调整模式。该模式下,可通过系统微控制器,向电流 增益控制逻辑单元写入不同电流增益的数据,锁存这些数据,并通过 内建数字与模拟共享的转换器,有效控制电流的输出。由于工 作环境的变化和LED屏老化,LED屏亮度将会降低,如以一 个固定顺向电流,LED屏的亮 度偏差就会较小。通过可 编程的电流增益功能和PrecisionDr技术,可调整电流偏差,补偿LED屏的亮度,同时获 得比较高质量的图像。利用PrecisionDr技术并 内建数字与模拟共享的转换器,相同精确度下,通过改 变数字码的方式,从而获 得相对的输出电流,进而提高LED屏的成像质量。

  目前的技术可以为LED显示屏提供256个电流等级,使其达到1200%总动态范围,提供256个输出电流等级。电气特 性和芯片封装方面,MBI5026兼容性比较好,使用者 不用更改以前为同类型芯片设计的PCB板,就可获得具有Share-IO技术的电流增益技术,能大大 地降低升级成本。MBI5026适用于 工作环境条件并不苛刻,但要求高质量成像的LED屏驱动方案上,比如室内的大型LED显示屏等中低端屏幕。同时MBI5028还适用 于老驱动芯片的升级。

  ST2221C驱动芯片

  ST2221C中国台湾SITI点晶科技公司推出的一款LED屏驱动芯片。内置串 并移位寄存器单元、输出锁 存器单元和电流输出控制单元,电气特性较为优良。ST2221C最大串行时钟频率为25MHz,片间电流误差一般在±10%以内,位间电流误差一般在±6%以内,最大输出电流为120mA ST2221C包含16通道恒流驱动单元,能同时驱动16路LED适用于 一些低端屏的驱动,比如室 内信息屏等低端LED显示屏。

存在问题

  功耗及发热问题

  由于输出电流较大,LED显示屏 芯片的功耗和发热问题一直是阻扰驱动芯片发展的第一因素。将来可 能出现的手持式LED显示屏的驱动方式上,这个问 题将会变得尤为突出。随着LED器件制 造工艺水平的进步和驱动电流的减小,问题会逐步得到解决。

  应用成本问题

  一块主流16位稳态电流LED显示屏 驱动芯片只能驱动16路的LED器件。一块分辨力为1024×768LED显示屏 就必须使用多块驱动芯片才能获得预期效果,这样就 使得材料成本比较高。如果采 用驱动芯片自身采用扫描方式,那么一 块主流的驱动芯片就能一次驱动多路LED器件,将会使 应用成本降低许多。

小结

  从这几家LED驱动芯 片制造商的产品结构来看,目前主 流芯片主要分为3个档次。第一档 次是具有灰度机制的芯片,这类芯片内部具有PWM功能,可以根 据输入的数据产生灰度,更易形成深层次灰度,显示高品质画面。第二档 次是具有输出开路检测(LOD温度过热保护(TSD亮度调节功能的芯片,这些芯 片由于有了附加功能而更适用于特定场合,如用于可变情报板,则要求芯片具有侦测LED错误的功能。第三档 为不带任何附加功能的恒流源芯片,此类芯片只为LED提供恒流源,保证屏 体显示画面质量良好。

文章出处:LED屏显网


 
基于DSP的双足 机器人运动控制系统设计 
基于AP3706的隔离式AC/DC LED驱动电路
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