LED显示屏驱动芯片的应用.docx
LED显示屏驱动芯片的应用1引言皿显示屏作为一项高科技产品引起了人们的高度重视，承受计算机掌握，将光、电融为一体的大屏幕智能显示屏己经应用到很多领域。LED显示屏的像素点承受LED发光二极管，将很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屏幕。通过不同的LED驱动方式，可得到不同效果的图像。因此驱动芯片的优劣，对LEl）显示屏的显示质量起着重要的作用。1.ED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、串一并移位存放器和三态输出功能。每路最大可输出35mA的电流（不是恒流）。一般IC厂家都可生产此类芯片。由于LED是电流特件，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供给恒流源。恒流源可保证LED的稳定驱动，消退LED的闪耀现象。下面将重点介绍LED显示屏的专用驱动芯片。2专用芯片的主要参数和进呈现状专用芯片具有输出电流大、恒流等根本特点，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。D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根本特性，也是得到高画质的根底。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，由于在白平衡状态下，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，其主要优势在于削减了芯片尺寸，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，很难使屏体到达白平衡。目前主流恒流源芯片的位间电流误差（bittobit）一般在+60%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打算了显示数据的传输速度，是影响显示屏的更速率的关键指标。作为大尺寸显示器件，显示刷率应当在85Hz以上，才能保证稳定的画面（无扫描闪耀感）。较高的数据移位时钟是显示屏猎取高刷率画面的根底。目前主流恒流源驱动芯片移位时钟频率一般都在15MHz以上。在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，而中国台湾地区则己成为全球重要的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，但是国内浩大的应用需求，给LEI）下游厂商带来巨大的进展时机。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。下面介绍目前在我国占主流地位的16位恒流LED显示屏驱动芯片，并从应用的角度对它们进展分析比较。3几种驱动解决方案介绍和比较1. 1TLC5941驱动芯片TLC5941芯片是T【（德州仪器）公司最推出的，具有点校正、高灰度等级（PWM掌握）等特点。TLC5941全部内部数据存放器，灰度存放器，点校正存放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的每个通道可用PWM方式依据内部灰度存放器的值进展4096级灰度掌握，该存放器是12位的，每个通道LED的驱动电路由6位点校正存放器的值进展64级掌握，且驱动电流的最大值可通过片外电阻设定。64级电流掌握供给了LED点灰度校正的力量，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色的颜色表达力量，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进展灰度掌握，可编程规律芯片（或高速CPU）只需要处理缓存治理、灰度和点校正数据的输出，设计简单度降低，且由于PWM的灰度掌握与数据串行移出无关，可很便利地获得较高帧频，取得很好的动态显示效果。为了保隙彩色大屏幕的牢靠运行，TLC5941供给了每一路LED开路（LOD）和过温检测（TSI）的力量，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，就可知道哪一路消灭故障，系统中全部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展自我诊断。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，比方高速大路的LED信息指示牌，大型的露天LED电视等。3. 2MBI5028驱动芯片MBI5028是台湾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。它内置串并移位存放器和输出锁存器，且承受PrecisionDrive技术以得到更优良的电气特性。MB15028的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90mAoMBI5028内建电流增益掌握规律单元，可编程电流增益功能承受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的特别功能模式一电流调整模式。在该模式下，可通过系统微掌握器，向电流增益掌握规律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，有效掌握电流的输出。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PrecisionDrive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PrecisionDrive技术并内建数字与模拟共享的转换器，在一样准确度下，通过转变数字码的方式，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IM）显示屏供给256个电流等级，使其到达1200%的总动态范围，供给256个输出电流等级。在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，能大大地降低升级本钱。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，比方室内的大型LED显示屏等中低端屏幕。同时MB15028还适用于老驱动芯片的升级。4. 3ST2221C驱动芯片ST2221C是中国台湾SITI（点晶科技）公司推出的一款LED屏驱动芯片。它内置串并移位存放器单元、输出锁存器单元和电流输出掌握单元，电气特性较为优良。ST2221C的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120mAoST2221C包含16通道恒流驱动单元，能同时驱动16路LED。它适用于一些低端屏的驱动，比方室内信息屏等低端LED显示屏。3.4各类驱动方案比较上述3种LED显示屏驱动方案的比较如表1所示。ft13笄LED夕小耳壑法方案的怪及比较电值ZmAAS片同时“ZMHf优点接点.TLCS刈804%3%30送回快.电迨做般小，*LOO.TS口等功能.工作条件要求舞.出电值最大催小芯片俳塔TW比率较H容MBI5O28W3,6%251度较馍.哈出电海量大伯依大.电地谀.孥较小薮容拄灰好.芯片安集皎少.运用时象起阴£2小CST222IC120Wc10%25速厦较快.山电处0大值大.侨格便H.nw.芯片为觉少.边用引象也出小.慵也电灌识A大.4存在的问题4.1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始终是阻扰驱动芯片进展的第一因素。在将来可能消灭的手持式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。5. 2应用本钱问题一块主流16位稳态电流LED显示屏驱动芯片只能驱动16路的LED器件。一块区分力为1024X768的LED显示屏就必需使用多块驱动芯片才能获得预期效果，这样就使得材料本钱比较高。假设承受驱动芯片自身承受扫描方式，那么一块主流的驱动芯片就能一次驱动多路LED器件，将会使应用本钱降低很多。5小结从这几家LED驱动芯片制造商的产品构造来看，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，可以依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。其次档次是具有输出开路检测(LOl)、温度过热保护(TSD),亮度调整功能的芯片，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供给恒流源，保证屏体显示画面质量良好。
