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高效LED驅(qū)動器LTC3219及其應(yīng)用

作者: 時間:2011-12-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:高集成度9通道具有、低噪聲、可進行數(shù)字編程等特點。文 中介紹了的工作原理及主要功能,同時給出了的一個典型電路。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/168688.htm

0 引言

LTC3219是一款無電感器型、低噪聲、,它可為主、副和RGB顯示屏/顯示器件提供9個獨立的可配置電流源,并能進行64級的亮度調(diào)節(jié)控制。這些通用電流源都能以數(shù)字方式來控制,可進行獨立的調(diào)光、亮度、閃爍和灰度控制,并可通過簡單的兩線I2C串行接口對其進行編程。

LTC3219有1X,1.5X和2.0X多種低噪聲電荷泵操作模式,以低噪聲恒定頻率工作,可以自動基于電流源上的電壓優(yōu)化效率。LTC3219內(nèi)部還具有短路和過熱保護電路,其軟啟動電路可防止在啟動和模式切換時出現(xiàn)浪涌電流和過大的輸入噪聲。該器件主要用于蜂窩電話的顯示、照明設(shè)備以及帶QVGA顯示的可視電話等。

1 引腳功能

LTC3219采用3 mm×3 mmx0.75 mm的扁平QFN-20封裝,其引腳排列如圖1所示。它的各引腳功能如下:

CPO:LED電源充電泵輸出端。該引腳需與地接一個2.2μF的陶瓷電容;

ULEDl~ULED9:LED驅(qū)動電流源輸出端。電流范圍為0~28 mA.其電流的大小可由軟件和內(nèi)部6位線性DAC分64級來調(diào)節(jié)控制。將各LED段所對應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器(REGl~REG9)置0就能激活各輸出端。另外,它們也可作為I2C的開漏輸出。不用時可接地;

DVcc:數(shù)據(jù)I/O電源端。該引腳可用于設(shè)置LTC3219的邏輯參考電平。該引腳電壓低于欠壓鎖定閥值時,就會重啟數(shù)據(jù)寄存器,通??稍谄骷与姾笫褂眠@種重啟方式。該腳需連一個0.1μF的陶瓷電容;

SCL:I2C時鐘輸入端。該引腳的邏輯電平需參考DVcc;

SDA:串口數(shù)據(jù)輸入端??赏ㄟ^在每個時鐘周期移動一位串行數(shù)據(jù)的方式來實現(xiàn)對器件的控制。其邏輯電平可參考DVcc;

ENU:使能輸入端。用于預(yù)選ULED輸出端的接通或斷開。當(dāng)該腳從低(斷開)切換到高(接通)時,所選LED發(fā)光。若ENU所控制的輸出端有效,且其它輸出端也有效時,LTC3219會在ENU的下降沿復(fù)位到1X的充電泵模式;而當(dāng)ENU所控制的輸出端有效,而其它輸出端無效時,LTC3219的充電泵模式被關(guān)斷。ENU的邏輯電平可參考DVcc。不用時可接地;

GND:系統(tǒng)地。使用時需將該腳和焊接盤(21腳)連到接地板上;

ClP,C2P,ClM,C2M:充電泵快速電容引腳。在C1P與C2P,ClM與C2M之間應(yīng)分別接一個1μF的陶瓷電容。

VBAT:設(shè)備電源端。使用時應(yīng)接一個2.2μF的低ESR陶瓷電容。

2 工作原理

LTC3219是一款具有高集成度的多路顯示LED。它用一個、低噪聲的充電泵為9個通用LED驅(qū)動器供電,并可由內(nèi)部的一個精準(zhǔn)的電流基準(zhǔn)源來設(shè)置其最大顯示電流。每個電流源均可進行獨立的漸變、開/關(guān)、閃爍和灰度級調(diào)節(jié),并可通過I2C串行接口實現(xiàn)。其LED電流源有6位線性DAC,可為其進行亮度調(diào)節(jié)控制。

LTC3219可根據(jù)LED電流源上的電壓并通過自動或手動方式的切換來改變升壓倍率,以優(yōu)化其效率。啟動時,升壓倍率為1X模式,當(dāng)有效電流源趨近關(guān)斷(Dropout)狀態(tài)時,LTC3219會先自動切換為1.5倍升壓模式,而當(dāng)再次出現(xiàn)關(guān)斷時,它將切換為2倍升壓模式。當(dāng)從I2C接收到新數(shù)據(jù)時,LTC3219又會自動復(fù)位到1X模式。圖2所示是LTC3219的結(jié)構(gòu)功能框圖。

2.1 軟啟動

LTC3219的軟啟動主要是在1.5X和2X模式轉(zhuǎn)換初期起作用。初始化時,軟啟動電路處于關(guān)斷狀態(tài)。加電時,VBAT通過位于VBAT和CPO之間的一個弱電流開關(guān)向CPO的輸出電容器緩慢充電(CPO引腳上的電流是以125μs的周期線性增大的),以防止出現(xiàn)大的充電電流。當(dāng)器件轉(zhuǎn)換到加強模式時,充電泵的這種軟啟動特性也會進一步限制浪涌電流和電源偏差。

2.2 模式轉(zhuǎn)換

當(dāng)LTC3219的有效電流源電壓下降至電源編程電壓以下時,LED端會出現(xiàn)電壓關(guān)斷(dropout),此時充電泵會從1X模式自動切換到1.5X模式。從出現(xiàn)電壓關(guān)斷到自動切換模式的時間約400μs,LED會在這段時間預(yù)熱,并最終達到所需的前向電壓。

通過給CPO寫入不同的字可手動切換到1X、1.5X或2.0X模式,這往往在CPO端自動模式無效的電源負載中。另外,非編程電流源不會影響關(guān)斷。在電流源控制的ENU為低時,也不會影響關(guān)斷。

2.3 外部使能控制(ENU)

通過ENU引腳可以進行編程,即通過對REGl~REG9的相應(yīng)數(shù)據(jù)位或REGl0、REGll的相應(yīng)控制位的設(shè)置,可以對全部所選顯示器進行獨立調(diào)節(jié)。當(dāng)不需重復(fù)訪問I2C端口時,ENU可用于LTC3219的通和斷,因此,在沒有微控制器控制的情況下,它會提示有電話進來。

只有先將I2C接口置為所需LED的輸出才能使用ENU引腳。當(dāng)ENU為高時,可接通所選顯示器,同時設(shè)置REGl0和REGll;ENU為低時,則關(guān)閉所選顯示器。若沒有編程接通任一個顯示器,LTC3219器件將處于關(guān)斷狀態(tài)。

ENU引腳也可用于灰度的預(yù)編程控制。在這類中,可以根據(jù)相應(yīng)的灰度要求對寄存器進行編程,編程時可忽略UP位。當(dāng)ENU為低時,允許對寄存器編程;ENU為高時,則接通寄存器,且所選的LED的輸出升高。另外,在ENU為低時,所選LED輸出電流也降為0,輸出關(guān)斷。設(shè)計時如需用到關(guān)斷狀態(tài),充電泵則不必置于手動模式。應(yīng)用ENU引腳,且其它ULED輸出有效,ENU會在其下降沿使器件進入1X充電泵模式。而在不用ENU引腳時,將其接地即可。

2.4 I2C串行總線接口

LTC3219可通過標(biāo)準(zhǔn)的兩線I2C接口與主機進行通信,其總線上的各信號時序關(guān)系如圖3所示。與I2C串聯(lián)接口相連的微控制器可以提供所有的命令和控制輸入信號。它共有12個數(shù)據(jù)寄存器、一個地址寄存器和一個次地址寄存器。SDA輸入端的數(shù)據(jù)可在SCL的上升沿裝入,D7在先,DO在后,而且應(yīng)先寫數(shù)據(jù)寄存器,再寫次地址寄存器。當(dāng)所有地址位寫入到地址寄存器后,LTC3219會向主機發(fā)出確認(rèn)信號。每個數(shù)據(jù)寄存器都有次地址。數(shù)據(jù)寫入后,緊跟在停止位后會生成一個負載脈沖,這個負載脈沖可把數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到DAC寄存器中,同時停止位會一直延遲到數(shù)據(jù)全部寫入。但此時的LED電流會有所改變。表1為次地址寄存器的地址位及功能。串行接口采用的是靜態(tài)邏輯寄存器??偩€不用時,可將SDA和SCL置高。另外,設(shè)計時還需外接上拉電阻或電流源。

3 應(yīng)用電路

LTC3219僅需要5個小型陶瓷電容就能實現(xiàn)一個纖巧、完整的LED電源穩(wěn)壓器和電流控制器解決方案。圖4所示是LTC3219的一種典型應(yīng)用電路圖。圖4中所給出外部元件的相應(yīng)參數(shù),可在具體設(shè)計時用作參考。



4 結(jié)束語

LTC3219是一款無感、低噪聲、高效率的LED驅(qū)動器。該器件具有可選的多種充電泵模式,并可進行自動或手動模式切換,因此,可進一步優(yōu)化效率,從而方便地用于可視電話和照明設(shè)施等方面。



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