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LED显示屏驱动芯片的分类及应用

发表时间:2018-07-14 17:55:57
1、引言  
        LED显示屏主要是由发光二极管(LED)及其驱动芯片组成的显示单元拼接而成的大尺寸平面显示器。驱动芯片性能的好坏对LED显示屏的显示质量起着至关重要的作用。近年来,随着LED市场的蓬勃发展,许多有实力的IC厂商,包括日本的东芝(TOSHIBA)、索尼(SONY),美国的德州仪器(T1),台湾的聚积(MBl)和点晶科技(SITl)等,开始生产LED专用驱动芯片。 
 2 、驱动芯片种类 
           LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片两种。所谓的通用芯片,其芯片本身并非专门为LED而设计,而是一些具有LED显示屏部分逻辑功能的逻辑芯片(如串-并移位寄存器)。而专用芯片是指按照LED发光特性而设计专门用于LED显示屏的驱动芯片。LED是电流特性器件,即在饱和导通的前提下,其亮度随着电流的变化而变化,而不是靠调节其两端的电压而变化。因此专用芯片一个最大的特点就是提供恒流源。恒流源可以保证LED的稳定驱动,消除LED的闪烁现象,是LED显示屏显示高品质画面的前提。有些专用芯片还针对不同行业的要求增加了一些特殊的功能,如亮度调节、错误检测等。本文将重点介绍专用驱动芯片。 
  
 2.1通用芯片 
         通用芯片一般用于LED显示屏的低档产品,如户内的单色屏,双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595。74HC595具有8位锁存、串—并移位寄存器和三态输出。每路最大可输出35mA的电流(非恒流)。一般的IC厂家都可生产此类芯片。显示屏行业中常用Motorola(Onsemi),Philips及ST等厂家的产品,其中Motorola的产品性能较好。 
  
2.2专用芯片 
      专用芯片具有输出电流大、恒流等特点,比较适用于电流大,画质要求高的场合,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(bit-bit,chip-chip)和数据移位时钟等。 
  
●最大输出电流 
          目前主流恒流源芯片的最大输出电流多定义为单路最大输出电流,一般在90mA左右。恒流是专用芯片的最根本特性,也是得到高画质的基础。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,因为在白平衡状态下,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最大输出电流。 
  
●恒流源输出路数 
          恒流源输出路数主要有8(8位源)和16(16位源)两种规格,现在16位源基本上占主流:如TLC5921,TB62706/TB62726,MBl5026/MBl5016等。16位源芯片主要优势在于减少了芯片尺寸,便于LED驱动板(PCB)布线,特别是对于点间距较小的PCB更是有利。 
  
●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,很难使屏体达到白平衡。目前主流恒流源芯片的位间电流误差一般小于土6%,片间电流误差小于-+15%o 
  
 ●数据移位时钟 
       LED专用驱动芯片的基本功能中都包含串行移位寄存器的功能,以便于实现显示数据的级联与传输,构建大尺寸多显示点的LED显示屏。数据移位时钟决定了显示数据的传输速度,对显示屏显示数据的更新速率起到至关重要的作用。作为大尺寸显示器件,显示刷新率应该在85Hz以上,才能保证稳定的画面(无扫描闪烁感)。较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。目前主流恒流源芯片移位时钟频率一般都在15MHz以上。 
  
2.3目前主流LED专用芯片的性能比较 
         目前,LED显示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA(东芝)、TI(德州仪器)、SONY(索尼)、MBI{聚积科技}、SITI(点晶科技)等。在国内LED显示屏行业,这几家的芯片都有应用。 
TOSHIBA产品的性价比较高,在国内市场上占有率也最高。主要产品有TB62705、TB62706、TB62725、TB62726、TB62718、TB62719、TB62727等。其中TB62705、TB62725是8位源芯片,TB62706、TB62726是16位源芯片。TB62725、TB62726分别是TB62705、TB62706的升级芯片。这些产品在电流输出误差(包括位间和片间误差)、数据移位时钟、供电电压以及芯片功耗上均有改善。作为中档芯片,目前”TB62725、TB62726已经逐渐替代了TB62705和TB62706。另外,TB62726还有一种窄体封装的TB62726AFNA芯片,其宽度只有6.3mm(TB62706的贴片封装芯片宽度为8.2mm),这种窄体封装比较适合在点间距较小的显示屏上使用。需要注意的是,AFNA封装与普通封装的引脚定义不一样(逆时针旋转了90度)。TB62718、TB62719是TOSHIBA针对高端市场推出的驱动芯片,除具有普通恒流源芯片的功能外,还增加了256级灰度产生机制(8位PWM)、内部电流调节、温度过热保护(TSD)及输出开路检测(LOD)等功能。此类芯片适用于高端的LED全彩显示屏,当然其价格也不菲。TB62727为TOSHIBA的新产品,主要是在TB62726基础上增加了电流调节、温度报警及输出开路检测等功能,其市场定位介于TB62719(718)与TB62726之间,计划于2003年10月量产。 
TI作为世界级的IC厂商,其产品性能自然勿用置疑。但由于先期对中国LED市场的开发不力,市场占有率并不高。主要产品有TLC5921、TLC5930和TLC5911等。TLC5921是具有TSD、LOD功能的高精度16位源驱动芯片,其位间电流误差只有±4%,但其价格一直较高,直到最近才降到与TB72726相当的水平。TLC5930为具有1024级灰度(10位PWM)的12位源芯片,具有64级亮度可调功能。TLC5911是定位于高端市场的驱动芯片,具有1024级灰度、64级亮度可调、TSD、LOD等功能的16位源芯片。在TLC5921和TLC5930芯片下方有金属散热片,实际应用时要注意避开LED灯脚,否则会因漏电造成LED灯变暗。 
SONY产品一向定位于高端市场,LED驱动芯片也不例外,主要产品有CXA3281N和CXR3596R。CXA3281N是8位源芯片,具有4096级灰度机制(12位PWM)、256级亮度调节、1024级输出电流调节、TSD、LOD和LSD(输出短路检测)等功能。CXA3281N主要是针对静态驱动方式设计的,其最大输出电流只有40mA。CXA3596R是16位源芯片,功能上继承了CXA3281N的所有特点,主要是提高了输出电流(由40mA增加到80mA)及恒流源输出路数(由8路增加到16路)。目前CXA3281N的单片价格为1美元以上,CXA3596R价格在2美元以上。 
MBI(聚积科技)的产品基本上与TOSHIBA的中档产品相对应,引脚及功能也完全兼容,除了恒流源外部设定电阻阻值稍有不同外,基本上都可直接代换使用。该产品的价格比TOSHIBA的要低10~20%,是中档显示屏不错的选择。MBI的MBl5001和MBl5016分别与TB62705和TB62706对应,MBl5168千口MBl5026分另(j与TB62725禾口TB62726对应。另外,还有具有LOD功能的其新产品MBl5169(8位源)、MBl5027(16位源)、64级亮度调节功能的MBl5170(8位源)和MBl5028(16位源)。带有LOD及亮度调节功能的芯片采用MBI公司的Share-I-OTM技术,其芯片引脚完全与不带有这些功能的芯片,如MBl5168和MBl5026兼容。这样,可以在不变更驱动板设计的情况下就可升级到新的功能。 
SITI(点晶科技)是台湾一家专业研发生产LED驱动芯片的公司,其产品性能稳定。点晶科技的定位与TOSHIBA差不多,其产品的性能与价格也相当。但引脚并不兼容。点晶的产品主要有ST2221A、ST2221C、DMl34、DMl35、DMl36,DMl33和ST2226A等。除了ST2221A为8位源外,其余都是16位源芯片。DMl34、DMl35禾口DMl36是ST2221C的升级产品。这三款芯片之间的区别只是输出电流不同,DMl34的输出电流为40-90mA,DMl35的输出电流为10-50mA,DMl36的输出电流为3-15mA。DMl33具有64级亮度可调、LOD及TSD功能。ST2226A具有1024级灰度机制(10位PWM),属于高端芯片。

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