CC BY
78Светодиодные драйверы
производства фирмы SiTI
Максим СЕЛИВАНОВ
В статье дан краткий обзор продукции компании Silicon Touch Technology Inc. Автор приводит некоторые варианты применения светодиодных драйверов SiTI.
Немного
о Silicon Touch Technology Inc.
Компания была основана в декабре 1996 года, находится в Тайване. Линейка продукции SiTI включает в себя драйверы электро- и шаговых двигателей, супервизоры электропитания, приемопередатчики оптоволоконных
линий. Однако 47% объема выпуска приходится на микросхемы управления светодиодами, двухцветными и полноцветными светодиодными матрицами и модулями.
Продукцию фирмы SiTI используют многие ведущие изготовители видеоэкранов (Barco, Daktronics, Tecnovision, Optotech, российская фирма АТВ и др.).
К основным особенностям LED-драйверов производства SiTI можно отнести:
• возможность подстройки тока для каждого светодиода;
• ШИМ-регулировку уровня серого (общего уровня яркости);
• широкий диапазон напряжения питания;
• встроенные схемы защиты от перегрева и обнаружения обрыва/замыкания в светодиодах;
• возможность изготовления в корпусах QFP и QFN.
Основная область использования этих микросхем — светодиодные экраны наружного и внутреннего применения, «бегущие строки», светодиодная реклама и другие устройства отображения информации.
На рис. 1 и 2 можно видеть, что разработчики SiTI продвигаются к созданию микросхемы «все в одном» для построения полноцветного светодиодного экрана. Сейчас фирма имеет бесспорное преимущество в области изготовления драйверов с широтно-импульсной модуляцией для светодиодов.
Драйверы первого поколения, к которым относятся ST2221A (снята с производства в 2006 году), DM114, DM115, имеют много функциональных аналогов: TOSHIBA (TB62706, TB62705), ALLEGRO (A6275EA, A6276EA), MACROBLOCK (MBI5001, MBI5016). Устройство их достаточно простое — 8-битный последовательный регистр с защелкой и генераторами постоянного тока в каждом канале. Эти драйверы не дают возможности устанавливать выходной ток для каждого канала в отдельности.
Микросхемы DM114 и DM115 (максимальный ток на канал 90 и 60 мА соответственно) — это модернизированные ST2221A. Добавлены следующие функциональные возможности:
• расширенное напряжение питания логической части 3,3~5 В;
• задержка 4 нс между временем включения каждого канала, что позволяет избежать больших импульсов тока в момент включения токовых ключей.
Также к драйверам первого поколения относится микросхема ST2225A. Это 35-каналь-
3
<б
О
U
DM 163
8*3-Ch. 14-bit
DM117
DM137
8/16-Ch.
DM164
8*3-Ch. 16-bit PWM
___I Планируемые
j і Новинки
DM 132 DM631/2 DM633/4
16-Ch. 10-bit PWM 16-Ch. 12/16-bit PWM 16-Ch. 12/16-PWM GBC
DM13L
16-Ch. Обнаружение ошибок
7-bit GBC ;-----------
DM13G
16-Ch. Обнаружение ошибок
DM114/115 DM11C DM11A
DM134B/135B DM13C DM13A
8/16-Ch.
8/16-Ch. Обнаружение ошибок
8/16-Ch.
2007
2008
2009
Рис. 1. План развития SiTI по светодиодным драйверам
DM413
DD311/312
I DD511
I DD512
J Планируемые I Новинки
1-Ch. Boost, 30V 8-Ch. Boost, 40V 50mA 50mA
DD411 1 -Buck~converter 26 V, 1,5A------------------------------
3-Ch. 8-bit PWM 3 вывода
DM412
3-Ch. 16-bit
PWM
2 вывода 200mA
DM415 j
3-Ch. Ї6- bit PWM GBC; 90mA
DD313
1-Ch.
36V/18 V/ 1,0A
3-Ch. 0,5A
2007
DM621
4*3-Ch.----
8/10/12/14-bit PWM
I DD331
«h. DD235 і 8*3-0.. 60mA
I DD318 J 4-Ch. 26V. 200mA
2008
2009
Рис. 2. План развития SITI по источникам питания
Таблица. Сравнительные параметры драйверов
DM114 MBI5168 DM11C
Доступные корпуса DIP16; SOP16-150; SSOP16 DIP16; SOP16-150; SOP16-300; SSOP16 PDIP-16; SOP-16; SSOP-16; TSSOP-16
Разброс по току, макс. (бит-бит) ±4% ±3% ±3%
Разброс по току, макс. (чип-чип) ±10% ±6% ±6%
Выходной ток, мА 90 120 120
Выходное напряжение, макс. (драйвер закрыт) 17 17 17
Макс. рабочая частота, мГц 25 25 25
Рассеиваемая мощность, Вт, при Токр = 25 Т, корпус SOP16-150 1,08 1,17 1,17
Напряжение источника питания, В 3,3~5,0 5,0 3,3~5,5
Управление по нарастанию по нарастанию по нарастанию
ный драйвер, разработанный для управления 7-сегментными индикаторами.
Продолжением линейки драйверов первого поколения стала микросхема БМ11С — усовершенствованный 8-канальный драйвер с максимальным током на один канал 120 мА. В этот драйвер встроена схема обнаружения обрыва/пробоя светодиодов и защита от перегрева. Благодаря своей низкой цене, широким функциональным возможностям, наличию большого количества корпусов и несложному алгоритму работы, эта микросхема пользуется большим спросом среди изготовителей светодиодных индикаторных устройств. В таблице приведены сравнительные параметры драйверов.
Микросхема второго поколения ЭТ2226Л и ее обновленная версия БМ132 имеют дополнительные возможности благодаря встроенной схеме ШИМ.
Диапазон питающих напряжений расширен до 3-5 В, а выходных напряжений — до 1,25-17 В. При выходном токе в диапазоне 5-60 мА обеспечивается разность величины тока в пределах ±4% в одной микросхеме и ±7% в разных. Микросхема выпускается в корпусах Б1Р28, 80Р28, 8в0Р28 и QFN32. Основное применение — видеоэкраны.
В состав микросхемы входят регистры сдвига с защелками, 16-канальный драйвер постоянного тока с установкой величины тока внешним резистором, устройство 1024-ступенчатого управления уровнем яркости и схема временного разделения каналов.
Несомненное преимущество — возможность управления постоянным током, протекающим через светодиод, по каждому пикселю индивидуально — в отличие от драйверов первого поколения, где регулировка возможна только по всем каналам микросхемы вместе.
Рассказывая о микросхемах с ШИМ, нельзя не упомянуть унифицированный драйвер БМ413, который может работать как в режиме 3-канального драйвера, так и в режиме генератора ШИМ для управления токовыми ключами. К его особенностям можно отнести:
• 8-битный режим регулировки выходного тока по каждому каналу с помощью ШИМ;
• 8-битный режим регулировки выходного тока по каждому каналу и 6-битный общей регулировки яркости;
• 8-битный режим регулировки выходного тока по каждому каналу и 5-битный коррекции цвета;
• максимальный выходной ток: 100 мА;
• регулировка выходного тока ШИМ с помощью встроенного генератора ~ 6,5 мГц;
• возможность смены выходной полярности;
• расширенный диапазон напряжения питания.
Микросхема выпускается в корпусах вОР16 и 88ОР16.
Примерная схема включения показана на рис. 3.
В 2005 году выпущена еще более усовершенствованная микросхема для использования в полноцветных светодиодных видеоэкранах — БМ163. В нее входят 3 блока ИОВ
по 8 каналов в каждом. Яркость одного канала задается 8-битным двоичным кодом. Также предусмотрена 6-битная регулировка яркости для каждого канала. Предельный ток канала — 60 мА при максимальном рабочем напряжении до 17 вольт, с возможностью регулировки тока по каждому каналу в отдельности с 1024 уровнями градации. Микросхема выпускается в корпусах QFP44 и QFN40. Малые размеры корпуса позволяют без проблем расположить драйвер рядом со светодиодами, что поможет увеличить помехоустойчивость схемы. В 2007 году SiTI начала серийно выпускать обновленную версию DM164 — это уже 16-битная микросхема.
Новейшая разработка SiTI в области управления светодиодами с помощью ШИМ — светодиодный драйвер DM634, разработанный в 2007 году. Это 16-канальный светодиодный драйвер с программируемыми выходами. Основные особенности и преимущества микросхемы:
• максимальный выходной ток 90 мА;
• максимальное выходное напряжение 17 В;
• 16-битная ШИМ на каждый канал;
• 7-битный общий контроль яркости;
• максимальная тактовая частота 25 МГц;
• обнаружение обрыва/пробоя светодиода
в режиме реального времени;
• встроенная защита от перегрева.
Драйверы первого поколения стоят сейчас
примерно 5-6 центов за канал, а драйверы с ШИМ — 8-10 центов. При сравнении необходимо учесть высокую степень интеграции драйверов с ШИМ, применение которых требует меньше дополнительных навесных элементов. Можно представить себе, насколько упрощается работа схемотехника по созданию конструкции: ведь фактически основная часть проекта выполняется программными средствами. Облегчается и процесс настройки цветового баланса по пикселям, матрицам и всего экрана в сборе.
Источники тока
В последнее время появились светодиоды с кристаллами, работающие при больших токах— более одного ампера. Несомненно, что не всегда нужно использовать такие светодиоды с максимальной силой света. Возникает вопрос об управлении величиной тока для питания мощных светодиодов. Сейчас серийно выпускается микросхема DD311. Это одноканальный светодиодный драйвер, в состав которого входят токовое зеркало и выключатель, разработанный специально для управления мощными светодиодами типа HPL, Dorado, XLamps. Он может обеспечить максимальный выходной ток 1 A, управляемый токовым выводом. Величина выходного тока, установленного внешним резистором, в 100 раз больше управляющего тока. Максимальное рабочее напряжение 33 В может обеспечить питание большого количества мощных светодиодов, включенных после-
Рис. 4. Типовые схемы включения DD311
^LED
Рис. 5. DD311 с параллельным включением светодиодов
довательно. Вход Enable позволяет включать и выключать светодиоды, а также регулировать их яркость подачей ШИМ-управления на этот вывод.
Особенности:
• максимальный выходной ток: 1 A (регулируется величиной управляющего тока);
• минимальное напряжение на выводе Out: 1 В (Iout = 1 A);
• максимальное напряжение на выводе Out: 36 В (при токе утечки <0,1 мкЛ);
• максимальная частота сигнала на выводе Enable: 1 МГц;
• корпус ТО-252.
Возможные схемы включения показаны на рис. 4-6.
Драйвер DD311 специально разработан для работы с высокой частотой переключения — до 1 МГц. Подавая на вывод Enable управляющий ШИМ-сигнал, можно управлять яркостью светодиодов. Особый интерес представляет совместная работа DD311 и микросхемы DM413, являющейся в данном случае формирователем ШИМ-управления, типовая схема включения DD311 и DM413 показана на рис. 7. DM413 формирует 14-битный RGB-сигнал, позволяющий управлять набором из трех драйверов DD311. Комбинация DD311 и DM413 — это идеальное решение
по управлению яркостью и цветом большого количества светодиодов.
Микросхема 00312 тоже выпускается серийно. Это версия 00311 с пониженным напряжением питания. Микросхема выпускается в корпусах Т0-252 и Э0Р-8. Предусмот-
рена защита от теплового перегрева корпуса, а в версии 80Р-8 есть сигнализация превышения температуры и контроль обрыва/пробоя светодиода.
00313 представляет особый интерес для разработчиков, создающих электронные уст-
Рис. 7. Схема включения DD311 и DM413
ройства светодиодной рекламы. Микросхема выпускается в корпусах в0Р-16 и Твв0Р-16, в ней три канала с током 500 мА по каждому и предельное напряжение до 17 В. При подаче сигнала ШИМ можно управлять током в каждом канале отдельно. Пример схемы включения 00313 показан на рис. 8.
Последняя разработка вГП в области управления мощными светодиодами — микросхема 00331. Это 4-канальный драйвер, выходы которого совместимы с входами n-M0SFET
транзисторов. Выходной ток микросхемы ограничивается внешними резисторами для каждого канала отдельно. 00331 выпускается в корпусах в0Р-16, вв0Р-16 и QFN-16. Примерная схема включения 00331 изображена на рис. 9.
Тайваньская фирма вГП непрерывно развивается и с каждым годом расширяет ассортимент продукции, отвечающей самым высоким требованиям разработчиков «бегущих строк», светодиодных экранов и прочих устройств отображения информации. ■
