基于AiP1944浅谈LED驱动器应用要点

2017-04-18无锡中微爱芯电子有限公司

电子世界 2017年1期

无锡中微爱芯电子有限公司华彬何鑫

无锡中微爱芯电子有限公司华彬何鑫

随着人们生活水平的提高，家用电器产品都采用人机互动界面，基本都是LED显示屏，其特点是：显示亮度高，可视角大，显示刷新速度快，适用环境温度范围宽，在强光照射下照看不误，广泛使用于机顶盒，电饭煲，电磁炉，热水器，空调等家用电器。采用LED显示屏必须采用LED驱动器，本文基于AiP1944的实际应用阐述驱动器的应用注意要点。

LED显示屏；AiP1944；家用电器

1.引言

LED显示屏通常是指发光二极管组成的显示阵列，在日常生活中得到广泛的运行，常见的家用电器例如机顶盒，电饭煲，电磁炉，热水器，空调等都采用LED显示屏作为人机交互界面。使用LED显示屏必将使用LED驱动器，即LED Drive IC,在其实际应用过程中存在很多应用注意事项，本文以无锡中微爱芯自主研发的AiP1944为例，简述LED Drive IC的常见应用注意事项。

2.LED显示屏

所谓LED显示屏即是将发光二极管按照需求排列即形成LED矩阵，其最小单元为发光二极管。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导通性。当给发光二极管正向电压后，从P区注入到N区空穴和由N区注入到P区电子，在PN结附件数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。因此在发光二极管的两端加上一个正向电压，即可点亮一个发光二极管。如下表为不同颜色发光二极管的点亮管压降和工作电流。

表2.1 参数表

3.AiP1944简介

AiP1944为一款LED专用驱动电路，其主要特点如下：

多种显示模式（16位×16段～8位×24段）

键扫描（16×2bit）

辉度调节电路（占空比8级可调）

串行接口（CLK，STB，DIO）

内置RC振荡（400KHz±5%）

内置上电复位电路

4.应用注意事项

如下按照IC各功能模块进行应用要点介绍。

4.1 电源模块

电源模块为IC供电保障部分，由于LED Driver在正常工作时驱动发光二极管，整体工作电流较大，一般为几十或者几百mA，在不同显示变化时IC VDD端口电流突变较大，对端口处理通常有如下几种情况：

A、在IC的VDD与GND端口加10uF与104电容，且在布板走线时需尽量靠近IC的VDD与GND端口，距离越近，效果越好。

B、IC的VDD端口通常需要加小阻值的限流电阻一般为10欧以下，阻值选取不宜过大，由于在显示变化时IC的VDD上电流突变较大，若限流电阻阻值过大将会导致LED Driver电源端纹波加大，影响其本身的工作的稳定性。同时也可采用磁珠或者电感替代。

C、PCB布板时需要尽量缩短LED Driver电源及地网络环路面积。电源及地网络布线的线宽不得小于0.5mm。

4.2 内部RC振荡模块

通常IC内部集成RC振荡模块，用于LED Driver正常工作的系统时钟，RC振荡一般均为内置，但较早产品的R采用外置模式，该种做法的好处是其振荡频率外部可调，可匹配部分极端使用环境，振荡频率可调到更加精准。随着生产工艺的提升以及客户降本的需求，现产品均采用内置RC。

4.3 通讯接口模块

AiP1944与MCU通讯通讯需要三个通讯端口，分别为使能，时钟，数据口，其中数据口为双向口，数据口输出数据时为N管开漏输出，在读键的时候不需要外接上拉电阻。电路内部集成了10K的上拉电阻。数据口在时钟的下降沿控制N管的动作，此时读数时不稳定，在时钟的上升沿读数时才稳定。通讯模块在实际使用，为了增加IC工作的稳定性可加强抗干扰能力，一般都会加上拉电阻R2与对地电容C1。上拉电阻的阻值一般为10K，对地电容为100p，在强干扰的情况下一般还会适当的减小上拉电阻，加大对地电容，但容值不宜过大，一般不超过1000p。同时可在MCU与LED Driver的通讯线中串入抗干扰电阻R1，一般取值几十到330欧之间，该电阻串入位置通常至于对地电容之前靠近MCU端。该电阻与对地电容可起到一介滤波器的效果。

4.4 LED驱动控制输出模块

以AiP1944为例LED Driver输出部分管脚按内部结构可分为两大类，为GRID端口与SEG端口。GRID端口为内部N管开漏结构，仅有低电平驱动能力，SEG端口为P管开漏结构，仅有高电平驱动能力。在使用时候，SEGn只能接LED的阳极，GRIDn只能接LED的阴极，不可反接。

根据以上原理，应用中不论接共阴数码还是共阳数码管，只需遵循SEGn只能接LED的阳极，GRIDn只能接LED的阴极的连接方式，配合程序控制，均能正常点亮工作。

LED Driver采用动态扫描的驱动方式，如下为一个正常工作周期的波形图，整个工作周期包含一个显示周期和一个键扫周期。一个显示周期包含多个GRID小周期，为AiP1944为例若采用16*16显示模块式，则整个工作输出大周期为16个GRID显示小周期+1个键扫周期。

AiP1944存在段位可选功能，即存在部分GRID端口可在程序的控制的情况下切换为SEG端口，由于之前提到作为GRID与SEG端口输出时，内部结构不同，因此该功能在外围硬件确定的情况下使用，即在同一硬件外围情况下GRID与SEG端口输出状态必须固定，不能随意切换。

AiP1944存在辉度可调功能，所谓辉度可调是通过程序指令控制驱动LED的亮度，而实际调整是为输出端的占空比情况。由于同一时间，只有同一个GRID对应的多个SEG端口为有效输出，因此调节辉度调整的是GRID端口有效输出的占空比。

4.5 按键输入模块

AiP1944按键输入模块是由2个按键输入端和16个按键输出端组成，可形成一个2*16的按键矩阵，K1～K2为键扫输入端口，KS1～KS16为键扫输出端口，K1～K2内置下拉电阻，当有按键按下时，键扫输入端口即会有对应的键扫输出将其拉高，内部即可根据逻辑计算对应哪个键扫输出端被接入，从而判断按键位置，给出对应按键返回值。在使用时一般会在键扫输入和输出部分增加一个抗干扰电阻，如下所示，而对该电阻的取值有一定的要求，一般选取510欧，太大会影响按功能，太小则会无法起到抗干扰能力问题。

4.6 内部RAM模块

为IC内部逻辑功能实现部分，在使用过程中只需IC给定时序写入指令数据即可是其正工作，在使用过程中有如下几点注意事项：

A.IC初始化建议将内部RAM区清零，以防快速上下电时内部RAM区未完全复位而显示异常。

B.建议程序中加入定时刷新机制，同时刷新指令与数据，减小整机干扰对IC工作稳定性的影响。

C.适当降低通讯频率，高速通讯将影响通讯信号的完整性，建议通信频率小于300KHZ。

D.在不影响显示情况下，适当调整显示亮度，增加IC抗干扰能力，同时降低整机功耗。