引言

MAX6972–MAX6975 是恒流LED 驅(qū)動(dòng)器，用于高速彩色和視頻顯示電路板。MAX6972/MAX6973可直接驅(qū)動(dòng)16 個(gè)LED，或者32 個(gè)復(fù)用LED，而MAX6974/MAX6975 可直接驅(qū)動(dòng)24 個(gè)LED，或者48 個(gè)復(fù)用LED。復(fù)用工作的好處是加倍了每個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的LED 數(shù)量，因此，切實(shí)降低了成本。

然而，設(shè)計(jì)不好的LED 復(fù)用電路會(huì)產(chǎn)生假像。LED 處于關(guān)斷狀態(tài)（即，沒(méi)有電流流過(guò)），當(dāng)雜散電流流過(guò)LED 時(shí)會(huì)出現(xiàn)假像；這導(dǎo)致非常微弱的顯示或者假像。這些假像電流一般來(lái)自和LED 共陽(yáng)極長(zhǎng)走線(xiàn)相關(guān)的離散電容，以及本身略有前向偏置的LED 導(dǎo)致的離散電容。通過(guò)仔細(xì)的復(fù)用電路設(shè)計(jì)，MAX6972–MAX6975 系列恒流LED 驅(qū)動(dòng)器可以防止顯示系統(tǒng)中出現(xiàn)這種假像。

典型復(fù)用電路

圖1 所示為MAX6972–MAX6975 （也稱(chēng)為MAX6972 和MAX6974 *估板）典型的復(fù)用電路。

圖1. 典型復(fù)用電路，/MUX0 驅(qū)動(dòng)紅色LED，/MUX1 驅(qū)動(dòng)綠色LED

復(fù)用晶體管（Q1 和Q3）被MAX6972–MAX6975 交替接通，而恒流吸收驅(qū)動(dòng)引腳（OUT0–OUTn） 交替控制兩個(gè)狀態(tài)之間的設(shè)置。在狀態(tài)1，/MUX1 為低電平，Q1 接通，節(jié)點(diǎn)A 被上拉至VLED， 因此，將所有的綠色LED 陽(yáng)極連接至LED 電源。同樣的，在狀態(tài)0，/MUX0 為低電平，Q3 接 通，將所有的紅色LED 連接至VLED 電源。/MUX0 和/MUX1 輸出通過(guò)開(kāi)漏驅(qū)動(dòng)電路，吸收流過(guò) 562Ω電阻的基極電流，接通pnp 晶體管。當(dāng)/MUX0 和/MUX1 關(guān)斷時(shí)，開(kāi)漏輸出實(shí)際是開(kāi)路電 路，使基極發(fā)射極電阻（每個(gè)為182Ω）能夠關(guān)斷pnp 晶體管。在每一/MUX0 和/MUX1 狀態(tài)之 間，Q1 和Q3 都關(guān)斷16 個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期（CLKI），如圖2 中的tEMUX 所示。

圖2. MAX6972–MAX6975 的復(fù)用時(shí)序

典型電路中的假像電流

當(dāng)復(fù)用狀態(tài)從/MUX0 變到/MUX1 時(shí)，雜散電流會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)假像，反之亦然。復(fù)用電路的LED 是不同顏色（發(fā)光波長(zhǎng)）時(shí)，這種效應(yīng)最為明顯，因此，在某些電流情況下，電壓降會(huì)有很大 的不同。

為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在后面的討論中簡(jiǎn)化了圖1 復(fù)用電路，只顯示一個(gè)紅色和一個(gè)綠色LED。在下 面的例子中，/MUX0 通過(guò)Q3 來(lái)驅(qū)動(dòng)紅色LED，/MUX1 通過(guò)Q1 來(lái)驅(qū)動(dòng)綠色LED。

LED 的電壓降是：

VRED = 2.0V

VGREEN = 3.1V

電源是：

V+ = 3.3V

VLED = 5.0V

狀態(tài)0 可以很好的描述具有不同前向電壓降復(fù)用LED 導(dǎo)致的雜散電流，其中/MUX0 被置位為低電平，紅色LED 點(diǎn)亮（圖3）。

圖3. /MUX0 被置位低電平，紅色LED 在狀態(tài)0 中被點(diǎn)亮

Q3 接通后，紅色LED （節(jié)點(diǎn)B）陽(yáng)極被上拉至4.9V。電流流過(guò)工作端口（即，驅(qū)動(dòng)LED 任意 PWM 周期的通道）的紅色LED 和恒流驅(qū)動(dòng)器（OUT0）。節(jié)點(diǎn)B （顯示為集總參數(shù)CB）的雜散電容 被充電至4.9V。LED 陰極被強(qiáng)拉至以下電壓，大約等于：

4.9V - VRED = 2.9V （式1）

狀態(tài)0 結(jié)束時(shí)，OUT0 驅(qū)動(dòng)器停止工作，/MUX0 變?yōu)楦唠娖剑o(wú)效），從LED 電源斷開(kāi)陽(yáng)極電壓。 由于沒(méi)有放電通路，紅色LED PN 結(jié)上的電壓仍舊保持接近2.0V 前向電壓降。同樣的，由于 沒(méi)有放電通路，雜散節(jié)點(diǎn)電容上的電壓VCB 仍保持為4.9V。這一電壓狀態(tài)在16 個(gè)CLKI 周期 的中間狀態(tài)階段保持不變。

當(dāng)狀態(tài)1 開(kāi)始時(shí)，/MUX0 被置位為低電平，Q1 接通，綠色LED 的陽(yáng)極被連接至5V，所選LED 的OUT0 電流驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始工作。最終穩(wěn)定狀態(tài)如圖4 所示。

圖4. 在狀態(tài)1，通過(guò)Q1 和OUT0 點(diǎn)亮綠色LED

陰極電壓低于綠色LED 電壓降，大約等于：

4.9V - VGREEN = 1.8V （式2）

紅色LED 陰極上的1.8V 電壓表明陽(yáng)極不能高于1.8V + VRED = 3.8V。在狀態(tài)1 開(kāi)始時(shí)，共陰 極電壓（圖中的OUT0 電壓）必須從2.9V 變到1.8V。這一電壓變化要求CB 從4.9V 放電至3.8V， 甚至更低。流過(guò)紅色LED 的CB 放電電流導(dǎo)致顯示微弱閃爍，如圖5 所示。

圖5. 從狀態(tài)0 到狀態(tài)1 的復(fù)用轉(zhuǎn)換期間，雜散節(jié)點(diǎn)電容CB至紅色LED 放電通路導(dǎo)致顯示的 微弱閃爍。

在前面的狀態(tài)中，無(wú)論紅色LED 接通還是關(guān)斷，一直會(huì)有CB 放電電流。在狀態(tài)0，節(jié)點(diǎn)B 的 電壓總是被充電至4.9V。由于共享共陰極連接時(shí)，VRED 小于VGREEN，節(jié)點(diǎn)B 將通過(guò)紅色LED 放 電。取決于各種LED 上前向電壓降的略微不同，CB 放電會(huì)導(dǎo)致一個(gè)或者多個(gè)紅色LED 的微弱 閃爍，如圖1 所示。

消除假像電流

為雜散節(jié)點(diǎn)電容提供一個(gè)放電通路以及有足夠的時(shí)間進(jìn)行放電，可消除假像電流。這可以通 過(guò)加入電阻R1 和R2 來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖6 所示。在復(fù)用狀態(tài)的空閑周期中，選擇合適的電阻值來(lái) 實(shí)現(xiàn)足夠的放電。

圖6. 為雜散節(jié)點(diǎn)電容CB和CA加入電阻R1 和R2，提供放電通路。

調(diào)整電阻R1 和R2，在中間狀態(tài)間隔對(duì)節(jié)點(diǎn)A 和B 進(jìn)行放電，防止開(kāi)始下一工作周期時(shí)的LED 前向偏置。在所示的例子中，開(kāi)始狀態(tài)1 之前，節(jié)點(diǎn)B 必須由4.9V 放電至低于3.8V。

由系統(tǒng)時(shí)鐘頻率控制中間狀態(tài)時(shí)間，最大時(shí)鐘頻率為33MHz。采用這一最大頻率，可以確定 R2 值。

中間狀態(tài)時(shí)間（圖2 中的tEMUX）來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘頻率：

tCLKI = 1/33MHz = 30.3ns （式3）

以及

tEMUX = 16 × tCLKI = 485ns （式4）

每個(gè)LED 為150pF （來(lái)自走線(xiàn)、封裝引線(xiàn)和LED PN 結(jié)少量偏置的組合電容），乘上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的8 個(gè)LED，可估算出大概的雜散陽(yáng)極電容：

CB = CA = 150pF × 8 = 1.2nF （式5）

將上面的數(shù)值代入到該方程中，可以估算出CB 所需要的放電電流：

IDIS_B = CB × ΔVCB/Δt （式6）

將上面的數(shù)值代入到該方程中，可以估算出CB 所需要的放電電流：

IDIS_B = 1.2nF × （4.9V - 3.8V）/485ns

IDIS_B = 2.7mA

在需要范圍內(nèi)以最低電壓產(chǎn)生額定2.7mA 放電電流的電阻值為：

R2 = 3.8V/2.7mA （式7）

R2 = 1.4kΩ

可以對(duì)IDIS_A和CA 進(jìn)行相同的計(jì)算。然而，由于LED 前向電壓降作用不同，假像電流在狀態(tài) 1 到狀態(tài)0 轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)有不同的影響。在圖6 電路中，可以看出，狀態(tài)1 至狀態(tài)0 轉(zhuǎn)換時(shí)，不 會(huì)出現(xiàn)假像電流。然而，R1 和R2 的值相同，/MUX0 和/MUX1 狀態(tài)之間的紅色和綠色LED 可 間插使用。

圖7. 在中間狀態(tài)空閑時(shí)間tEMUX，雜散電容CB通過(guò)R2 放電，不會(huì)影響通過(guò)LED 的校準(zhǔn)恒流驅(qū)動(dòng)。

電阻R1 和R2 為每一狀態(tài)期間的晶體管Q1 和Q3 加入一個(gè)較小的電流負(fù)載：

IRn = 4.9V/1.4kΩ = 3.5mA （式8）

電流并沒(méi)有流過(guò)恒流驅(qū)動(dòng)器輸出OUT0，也沒(méi)有流過(guò)LED，因此，不會(huì)影響經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的LED電流。

結(jié)論

MAX6972–MAX6975 復(fù)用電路可確保中間狀態(tài)駐留時(shí)間，用于雜散節(jié)點(diǎn)電容放電，從而消除 了復(fù)用顯示系統(tǒng)的假像電流。每個(gè)MAX6972–MAX6975 器件以非常小的成本加入兩個(gè)電阻， 保證了清晰的圖像顯示，不會(huì)產(chǎn)生假像。