LED 驱动器——并联输出端以提供大电流的输出

2008-12-12 14:45:17 来源:《半导体器件应用》2008年12月刊

1 引言
源自德州仪器的 TLC5922/23/24 系列恒流 LED 驱动器提供了高达 80mA 的恒流阱以驱动多个 LED。此类LED 驱动器提供了诸如 1%电流匹配、7位点修正(dot correction)、控制浪涌(inrush)电流、错误检测等特性,具有 30 MHz 数据总线,可理想的应用于诸如大屏幕 LED 显示、LED广告牌及 LED 背光等应用。
2 大电流LED的驱动
大电流 LED,诸如OSRAM Golden DRAGONTM,需要高达 500mA 的前向电流并提供高亮灯光输出,适用于车载照明、阅读灯具、建筑照明、LCD 及 TFT 背光及标志灯等应用。TLC5922/23/24 可通过配置以提供更高的电流,从而满足驱动此类 LED 的需求。此 IC 的输出级由一个电流阱构成,与恒流源非常相似。即如同电流源的并联一样,TLC5922/23/24 的输出端也可通过并联以实现更高的电流驱动能力。总驱动电流是每个独立的驱动电流之和。在并联之时,每一输出端都可通过独立的编程以吸入(sink)不同的电流。表1举例说明了不同的最大 LED 驱动电流与并联的输出端数量之间的关系,可见最大 LED 电流取决于所并联的 80mA输出端的数量。
3 驱动示例
(1)图1给出 TLC5922/23/24 配置用于驱动四个 Golden DRAGON 单白光 LED。由于每一输出端都具有 80mA 的输出能力,并联四个 TLC5922/23/24 输出端即可允许 IC 驱动每路高达 320mA 的LED。TLC5923 还允许用户通过模拟或脉宽调制的调节方法控制 LED 的亮度。R1 设定每通道最大电流为 80mA。
(2)图2给出 TLC5922/23/24 的单路输出电流以及通过 D1 的总电流。LED 电流等于输出端电流之和。每一输出端都可设定 127 级的点修正,以驱动满刻度 80mA 的每通道。LED 可通过此项设定来达到最高亮度。
(3)图3给出采用模拟调节(analog dimming)的方法将LED设定为30%的亮度。通过模拟调节,通过LED的DC电流将降至最大值的30%。满刻度电流为320mA,因此,30%的亮度可通过设定电流至30%×320mA=96mA得到,相当于设定每输出端电流至24mA。TLC5922/23/24的模拟调节通过设定每一通道的点修正值至低于127实现。点修正值的计算如式(1)所示。
     (1)

此时点修正值可调低至38。
(4)图4也同样给出采用模拟调节的方法将LED设定为30%的亮度。在该示例中,并非所有输出端电流都均等:OUT0=40mA,OUT1=40mA,OUT2=16mA,而OUT3=0mA。采用式(1)所计算得到的每一输出端的点修正值如下所示:
①OUT0=64;
②OUTl=64;
③OUT2=25;
④OUT3=0;
该示例说明,为产生所需的LED电流值,输出端的电流值不一定要相等。上述两个模拟调节的示例均说明了所并联的输出端的电流之和等于总的LED电流。
(5)图5给出采用脉宽调制(FWM)的调节方法将LED的设定为30%的亮度。脉宽调制调节在脉宽调制周期间歇输出100%的LED电流,而在剩余的周期时间内输出0%的电流。100%电流输出时间与总脉宽调制周期的比值称为责任周期。LED的亮度与责任周期成正比。TLC5922/23/24的脉宽调制调节首先将点修正值设定为127,设定输出至满刻度电流;其次,脉宽调制信号施加于BLANK引脚以调节输出端的开启或关断,从而在部分时间内以320mA驱动LED,而在剩余的时间内以0mA输出。由于人眼的响应平衡了脉冲调制的LED亮度,使得LED亮度与BLANK信号的责任周期成正比。脉宽调制周期必须大于60Hz以降低人眼对脉冲闪烁的可视性。绝大多数的系统采用200Hz至若干kHz之间的脉宽调制频率。此时,由于BLANK信号控制了所有的输出端,脉宽调制调节无法将多个LED调节至不同的亮度。如需采用脉宽调制调节多个LED,可考虑使用TLC5940或TLC5941。这两例IC同时提供了模拟及脉宽调制的调节。
4 结语
上述的示例展示了如何并联TLC5922/23/24输出端以获得更高的驱动能力,并展示了此类IC所提供的模拟及脉宽调制调节能力。
参考文献
[1] TLC5922,LED Drive data sheet(SLVS486)
[2] TLC5923,16-Channel LED Driver With Dot Correction data sheet(SLVS550)
[3] TLC5924,16-Channel LED Driver With Dot Correction and Pre-Charge FET data sheet(SLVS626)
[4] TLC5924EVM User'S Guide(SLVU187)

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