LED在我們日常生活中已十分常見，行動應用、廣告看板、液晶電視背光、照明和汽車LED燈光隨處可見。LED燈具價格走低，能效提升，讓設備廠商獲得重新設計產品的動力。每種產品都需要不同的LED驅動器，因此在成熟的LED驅動市場中，供應商必須不斷地優化產品性能、可靠性和成本結構。對於要求高且高成本的重要專案，欲實現真正的產品差異化，並取得同級最佳的性能，則必須以巧妙的方式實現功能創新，以市場價創造附加值。

LED1642GW是意法半導體新一代LED陣列驅動器，新增一系列完全可設置的創新功能，同時保留原來的24針腳標準封裝，在實際應用中只需一個外部電阻，就可大幅降低元件成本，提高系統設計的靈活性。

新的嵌入式功能讓系統設計變得更加靈活，為使用者提供不同的配置選擇，例如局部調光、全域電流調節、開關時間設定、通道間順序延時、先進的LED故障檢測報告、自動節能專利技術、串列資料與時鐘重新同步等諸多功能。

LED1642GW專注於滿足應用領域對降噪的需求，如圖一所示，讓用戶能夠透過序列介面，設定輸出通道的開關速度，共有四段速度可供選擇，導通時間設定範圍為30nS- 270nS。配合可設定通道間輸出延時，開關時間設定讓使用者輕鬆地調節應用，確實降低EMI干擾，並可最大限度提升電壓穩定性。當輸出通道設為關斷且在收到第一通道導通命令後，執行快速自動喚醒功能時，自動省電節能創新功能可自動關斷驅動器。

此外，LED1642GW標準LED驅動器具有優異的通道對通道輸出電流匹配度（±3%，每款產品都擁有業界最小的工作電流，並且擁有汽車級品質證書，確保產品本身具有高水準的可靠性和穩健性。LED1642GW巧妙地因應新的市場需求，在標準封裝內結合諸多創新功能，為用戶提供業界最佳的創新成本比。

圖一 : ALED1642GW的主要應用示例

產品簡介

LED1642GW是意法半導體為LED面板和顯示板設計的一款低壓低功耗16位元單片移位暫存器，保證20V輸出電壓，可驅動多粒串聯的LED。輸出端有十六個穩壓電源，提供3mA-36mA恒流輸出驅動LED。使用者可透過一個外部電阻設置電流，經由兩個7位元電流增益寄存器在兩個子量程內調節電流，還可以通過12／16位元灰度控制器調節每個通道的亮度。

開關時間可以設為四個不同值，有助於降低系統雜訊。LED1642GW提供開路／短路故障檢測模式，自動關閉和自動開啟功能（可選）可節省電能，無需任何外部干預。熱管理功能在過熱時報警，輸出過熱（170°C）時關斷驅動器。

序列介面的高頻時鐘（最高30 MHz）使該產品適合高速率資料傳輸。可選的逐漸輸出延時用於降低湧流，特別是在菊輪鍊配置中，可選的SDO同步功能十分實用。電源電壓範圍為3V到5.5V。

多功能提高設計靈活性

增益控制和電流範圍

透過連接在R-EXT引腳和GND引腳之間的外部電阻，可以設置驅動器的輸出電流，同時，還可通過配置寄存器專用位元來修改電流值。根據內部增益和範圍調整，該產品可將電流提升至36mA或是降至3Ma，因此無需修改外部電阻值即可更改輸出電流，從而避免修改硬體，如圖二所示。此項功能還能用於全域模擬調光功能，設置驅動器輸出直流可調節LED的亮度和色溫。

圖二 : 內部增益調節

偵錯

終止顯示器正常運行，且開啟驅動器的全部通道，可以執行故障檢查，查找LED燈或顯示幕故障。例如，可發現開路或短路LED，並確定其所在位置，從而簡化顯示螢幕檢修作業。

自動關閉電源和喚醒

當所有輸出通道都關閉時，這項功能可以降低功耗。通過配置寄存器可以開啟或禁用這項功能。當所有通道的鎖存資料是「0」時（輸出關閉），自動關閉電源（AutoOFF）啟動；當第一個鎖存資料串包含至少一個值是「1」的資料位元時（至少一個輸出是開啟狀態），該驅動器將會重新啟動（喚醒）。這項功能可大幅降低顯示螢幕的耗電量，節能效果在大尺寸顯示器應用中特別明顯。

可設置開關時間

為進一步提升設計靈活性，電流發生器可以設置開關時間（輸出電流波形）。按照實際應用需求，透過使用配置寄存器，可將開關時間設為以下四個不同的數值，分別是30／20ns、100／40ns、140／80ns、180／150ns。可選數值為tON（升流時間）和tOFF（降流時間）。在LED PWM工作過程中，這個功能可優化EMI性能。

SDO延時

在正常情況下，SDO引腳資料在時鐘訊號上升沿移出，如圖三所示，訊號（1）傳播延時大約15ns；SDO引腳資料在時鐘訊號下降沿移出，如圖三所示，訊號（2）傳播延時大約幾奈秒。透過正確設置配置寄存器可開啟這項功能，這在資料通道和時鐘通道延時失匹的菊輪鍊結構中特別有用（電路板走線）。在實體層時鐘和資料很難同步時，SDO延時是一個快捷的解決方案，如圖三所示。

圖三 : SDO同步

逐漸輸出延時

逐漸輸出延時的本質是逐漸開啟電流發生器，避免所有輸出通道同時開啟。換句話說，當PWM控制器開啟驅動器通道時，輸出通道可以同時或錯開啟動。通過設置配置寄存器，使用者可以在兩個輸出通道之間設定開啟延時（兩個相鄰通道之間延時10ns，第一通道與最後通道之間延時大約150ns），如圖四所示即是典型的輸出時序。這個功能可防止大量湧流衝擊驅動器，降低旁通電容數值，亦有助降低EMI干擾。

圖四 : 漸輸出延時

PWM計數器設置和亮度寄存器

透過控制12／16位元PWM灰度亮度，可調節每個通道的亮度。亮度資料通過SDI引腳裝入16位元移位暫存器，每個輸出通道都有一個移位暫存器。輸出PWM訊號是比較亮度寄存器內容和16位元或12位元數目器（配置寄存器選擇）而產生的。計數器時鐘源由PWCLK引腳提供，如圖五所示。透過使用獨立的PWM控制（局部變光）器，可以改變每個驅動輸出的LED亮度（相當於均流調節），而色溫保持不變，因為工作點與實際電流相關。

圖五 : PWM訊號生成

溫度標誌

該產品有一個溫度控制邏輯功能，當內部溫度高於g4150°C時，邏輯模組提供標誌狀態，如果溫度繼續升高，超過170°C，熱關斷功能將會啟動，關閉功率模擬端，以保護驅動器。不過，數位介面則會繼續運作，確保菊輪鍊和資料通訊正常執行。可透過SDO引腳讀取溫度控制狀態資訊。

LED1642GW評估板

STEVAL-ILL061V1（如圖六所示）是LED1642GW驅動器的應用演示板，是一個高亮度RGB LED陣列系統板，有局部調光和採用STM32微控制器和SPI介面的診斷功能。ST L7981 DC／DC轉換器為整個電路板提供電源。該演示板實現三個LED驅動器和一個LED色溫調節器，提供多個照明功能和圖形效果，例如，總體亮度變化，隨機顏色速度、顏色波浪、可設置動畫和錯誤檢測等。電腦GUI圖形化使用者介面軟體則可讓使用者能夠控制全部功能，設置圖案，如圖七和圖八所示。

創新成本比。

圖六 : STEVAL-ILL061V1評估板創新成本比。

圖七 : LED1642GW PC GUI（高級模式）

圖八 : LED1642GW PC GUI（圖案設置）

結論

LED1642GW是意法半導體的LED陣列驅動器，具LED智慧驅動功能、先進的LED故障檢錯和節能管理功能。全套評估套件（硬體電路板和軟體發展工具）讓用戶能夠輕鬆、快速開發增強型LED驅動解決方案。

（本文由意法半導體提供;作者為Fabio Occhipinti, Nicola Li Volsi）