MPW 项目简介

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诉周
5 years ago
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1 特性描述 TM1814 是具有内控同步功能的四通道 LED 恒流可调的驱动 IC, 可由 MCU 输入一组恒流设置与 PWM 设置的数据到 TM1814 实现各式各样的显示, 当信号输入断开后实现同步固定七彩花样变化, 可防止芯片损坏导致的后续级联芯片不工作芯片内部集成有 MCU 固化程序和单线数字接口数据锁存器 LED 恒流驱动等电路 VDD 引脚内部集成 5V 稳压管, 外围器件少适用于护栏管点光源等 LED 装饰类产品本产品性能优良, 质量可靠功能特点采用功率 CMOS 工艺 OUT 输出端口耐压 32V VDD 内置 5V 稳压管, 串接电阻后电压支持 6~24V 恒流电流能够实现 64 级调节 (6.5mA 38mA) PWM 辉度控制电路,256 级辉度可调精确的电流输出值 ( 通道与通道 ) 最大误差 :±3% ( 芯片与芯片 ) 最大误差 :±5% 单线串行级联接口振荡方式 : 内置 RC 振荡并根据数据线上信号进行时钟同步, 在接收完本单元的数据后能自动将后续数据再生并通过数据输出端发送至下级, 信号不随级联变远而出现失真或衰减内置上电复位电路, 上电复位后所有寄存器初始化为零外控模式数据传输速率 800KHz 内控模式数据传输速率 500KHz 内控模式芯片发送数据 2048 点封装形式 :SOP8 内部结构框图整形转发 DO DIN 串行解码 OUTW VDD VDD 内控模块恒流输出 OUTR OUTG OSC OUTB 图 1 1

管脚排列 OUTR OUTG OUTB 1 8 OUTW 2 7 VDD Top View 3 6 DIN 4 5 DO 图 2 管脚功能引脚名称引脚序号 I/O 功能说明 DIN 6 I 数据输入 DO 5 O 数据输出 VDD 7 -- 电源正极 OUTR 1 O N 管开漏, 恒流输出 OUTG 2 O N 管开漏, 恒流输出 OUTB 3 O N

2 管脚排列 OUTR OUTG OUTB 1 8 OUTW 2 7 VDD Top View 3 6 DIN 4 5 DO 图 2 管脚功能引脚名称引脚序号 I/O 功能说明 DIN 6 I 数据输入 DO 5 O 数据输出 VDD 7 -- 电源正极 OUTR 1 O N 管开漏, 恒流输出 OUTG 2 O N 管开漏, 恒流输出 OUTB 3 O N 管开漏, 恒流输出 OUTW 8 O N 管开漏, 恒流输出 4 -- 电源地输入输出等效电路 VDD VDD OUT DIN DO 图 3 集成电路系静电敏感器件, 在干燥季节或者干燥环境使用容易产生大量静电, 静电放电可能会损坏集成电路, 天微电子建议采取一切适当的集成电路预防处理措施, 不正当的操作和焊接, 可能会造成 ESD 损坏或者性能下降, 芯片无法正常工作 2

3 极限参数参数名称参数符号极限值单位逻辑电源电压 VDD -0.4~+7.0 V DIN 端口电压 Vin -0.4~VDD+0.7 V OUT 端口电压 Vout -0.4~+32.0 V 工作温度范围 Topr -40~+85 储存温度范围 Tstg -50~+150 人体模式 (HBM) 3000 V 静电 ESD 机器模式 (MM) 200 V (1) 以上表中这些等级, 芯片在长时间使用条件下, 可能造成器件永久性伤害, 降低器件的可靠性我们不建议在其它任何条件下, 芯片超过这些极限参数工作 ; (2) 所有电压值均相对于系统地测试推荐工作条件在 -40~+85 下测试, 除非另有说明 TM1814 单位参数名称参数符号测试条件最小值典型值最大值电源电压 VDD V DIN 端口电压 Vin VDD=5V,DIN 串接 1KΩ 电阻 VDD+0.4 V DO 端口电压 Vdo VDD=5V,DO 串接 1KΩ 电阻 VDD+0.4 V OUT 端口电压 Vout OUT=OFF 24.0 V 电气特性在 VDD=3.0~5.5V 及工作温度 -40~+85 下测试, TM1814 除非另有说明单位参数名称参数符号测试条件最小值典型值最大值高电平输出电压 Voh Ioh=3mA VDD-0.5 V 低电平输出电压 Vol Iol=10mA 0.4 V 高电平输入电压 Vih VDD=5.0V 3.5 VDD V 低电平输入电压 Vil VDD=5.0V V 高电平输出电流 Ioh VDD=5.0V,Vdo=4.9V 1 ma 低电平输出电流 Iol VDD=5.0V,Vdo=0.4V 10 ma 输入电流 Iin DIN 接 VDD 1 μa 静态电流 IDD VDD=4.0V,=0V, 其他端口悬空 ma OUT 输出恒定电流 Iout OUTRW,OUTR,OUTG,OUTB=O N,Vout=3.0V ma OUT 输出漏电流 Iolkg OUTRW,OUTR,OUTG,OUTB=O FF,Vout=12.0V 0.5 μa 通道间恒流误差 ΔIolc0 OUTRW,OUTR,OUTG,OUTB =ON,Vout=3.0V ±3 % 芯片间恒流误差 ΔIolc1 OUTRW,OUTR,OUTG,OUTB =ON,Vout=3.0V ±5 % 消耗功率 Pd Ta= mw 3

4 开关特性在 VDD=3.0~5.5V 及工作温度 -40~+85 下测试, 典型值 TM1814 VDD=5.0V,TA=+25, 除非另有说明单位参数名称参数符号测试条件最小值典型值最大值数据速率 Fin 800 KHz OUT PWM 输出频率 Fout OUTR,OUTG,OUTB Hz 外控切换至内控时间 Tos DIN 无脉冲输入 ms 传输延迟时间 Tplz DIN DO 178 ns 输入电容 Ci 15 pf 时序特性参数名称符号测试条件最小值典型值最大值单位输入 0 码, 低电平时间 T0l ns 输入 1 码, 低电平时间 T1l ns 输出 0 码, 低电平时间 T0l VDD=5.0V 350 ns 输出 1 码, 低电平时间 T1l =0V 700 ns 0 码或 1 码周期 T0/T μs Reset 码, 高电平时间 Treset μs (1)0 码或 1 码周期在 1.25μs 范围内, 芯片均可正常工作, 但是 0 码和 1 码低电平时间必须符合上表中相应数值范围 ; (2) 不需复位时, 字节之间的高电平时间不要超过 126μs, 否则芯片可能复位, 复位后又重新接收数据, 无法实现数据正常传送 T0 T1 Treset T0l T1l DIN Vth Vtl Tplz DO T0l' T1l' Treset 图 4 4

5 功能说明本芯片采用单线通讯方式, 采用归一码的方式发送信号芯片在上电复位以后, 接受 DIN 端送来的数据, 接收完 32bit 后,DO 端口开始转发 DIN 端继续发来的数据, 为下个级联芯片提供输入数据在转发数据之前,DO 口一直为高电平如果 DIN 输入 RESET 复位信号, 芯片将在复位成功后根据接收到的 32bit 数据设置恒流值, 以及输出相对应 PWM 占空比波形, 且芯片重新等待接受新的数据在接收完开始的 32bit 数据后, 通过 DO 口转发数据, 芯片在没有接受到 RESET 信号前,OUTW OUTR OUTG OUTB 管脚原输出保持不变芯片采用自动整形转发技术, 信号不会失真衰减, 使得该芯片的级联个数不受信号传送的限制, 仅仅受限刷屏速度要求 1 一帧完整数据结构 C1 C2 D1 D2 D3 D4... Dn Reset C1 C2 为恒流值设置命令, 每个芯片都会接收并转发 C1 C2 D1 D2 D3 D4 Dn 为各芯片的 PWM 设置命令 Reset 表示复位信号, 高电平有效 2 C1 的数据格式 W7W6W5W4W3W2W1W0R7R6R5R4R3R2R1R0G7G6G5G4G3G2G1G0B7B6B5B4B3B2B1B0 C1 命令包含 8 4bit 数据位, 高位先发,W7 W6 R7 R6 G7 G6 B7 B6 固定设为 0 W[5:0]: 用于设置 OUTW 输出恒流值全 0 码为 6.5mA, 全 1 码为 38mA,64 级可调 R[5:0]: 用于设置 OUTR 输出恒流值全 0 码为 6.5mA, 全 1 码为 38mA,64 级可调 G[5:0]: 用于设置 OUTG 输出恒流值全 0 码为 6.5mA, 全 1 码为 38mA,64 级可调 B[5:0]: 用于设置 OUTB 输出恒流值全 0 码为 6.5mA, 全 1 码为 38mA,64 级可调 3 C2 的数据格式 W7W6W5W4W3W2W1W0R7R6R5R4R3R2R1R0G7G6G5G4G3G2G1G0B7B6B5B4B3B2B1B0 C2 命令是 C1 命令的对应 bit 按位取反, 否则芯片将不能对数据进行正确解码 4 Dn 的数据格式 W7W6W5W4W3W2W1W0R7R6R5R4R3R2R1R0G7G6G5G4G3G2G1G0B7B6B5B4B3B2B1B0 每组 PWM 设置命令包含 8 4bit 数据位, 高位先发 W[7:0]: 用于设置 OUTR 输出的 PWM 占空比全 0 码为关断, 全 1 码为占空比最大,256 级可调 R[7:0]: 用于设置 OUTR 输出的 PWM 占空比全 0 码为关断, 全 1 码为占空比最大,256 级可调 G[7:0]: 用于设置 OUTG 输出的 PWM 占空比全 0 码为关断, 全 1 码为占空比最大,256 级可调 B[7:0]: 用于设置 OUTB 输出的 PWM 占空比全 0 码为关断, 全 1 码为占空比最大,256 级可调 5

6 5 数据接收和转发 S1 S2 S3 S4 OUTPUT DIN DO DIN DO DIN DO 控制器芯片 1 芯片 2 芯片 3 其中 S1 为控制器 Di 端口发送的数据,S2 S3 S4 为级联 TM1814 转发的数据图 5 S1 数据刷新周期 1 C1 C2 D1 D2 D3 D4... Dn Reset 数据刷新周期 2 C1 C2 D1 D2 D3 D4... Dn Reset S2 C1 C2 D2 D3 D4... Dn Reset C1 C2 D2 D3 D4... Dn Reset S3 C1 C2 D3 D4... Dn Reset C1 C2 D3 D4... Dn Reset S4 C1 C2 D4... Dn Reset C1 C2 D4... Dn Reset 图 6 数据传输与转发流程 : 芯片 1 在接收 C1 的数据时无转发, 当开始接收 C2 时, 就会将 C1 的数据转发出去, 在芯片 1 接收完 C2 之后, 芯片 1 也将 C1 转发完成了 ; 此后控制器再将 D1 发送给芯片 1, 芯片 1 则开始将 C2 转出去而芯片 1 转发 C2 完成时, 也刚刚接收完成 D1, 此后控制器发送过来的 D2 D3 D4 Dn, 芯片 1 都会转发出去芯片 1 转发数据的周期与控制器发送给芯片 1 数据的周期是相同的芯片 1 转发的数据与控制器发送给它的数据, 始终是有 32bit 的差值当控制器发送一个复位信号时, 芯片 1 就会校验 C1 与 C2, 如果合法则将恒流值设置到端口, 并将 D1 转化为实际的 PWM 控制在后面级联的芯片 2 芯片 3 芯片 n 中, 数据接收与转发的功能与芯片 1 都是一样的, 都会将 C1 和 C2 之后的第一组 PWM 控制的数据 (8 4bit) 截留下来, 并且将其他的 PWM 控制数据转发出去 6

7 应用信息 1 典型应用电路 DC DC DC DC DC DC DC DC R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 DOUT VCC 104 R1 OUTW OUTR OUTG OUTB DIN DO TM1814 VDD R 104 R0 DC OUTW OUTR OUTG OUTB DIN DO TM1814 VDD R 104 NEXT 图 7 为防止产品在测试时带电插拔产生的瞬间高压导致芯片信号输入输出引脚损坏, 应该在信号输入及输出脚串接 100Ω 保护电阻此外, 图中各芯片的 104 退耦电容不可缺少, 且走线到芯片的 VDD 和脚应尽量短, 以达到最佳的退耦效果, 稳定芯片工作 2 电源配置 TM1814 可以配置为 DC6~24V 电压供电, 但根据输入电压不同, 应配置不同的电源电阻, 电阻计算方法 :VDD 端口电流按 10mA 计算,VDD 串接电阻 R=(DC-5.5V) 10mA(DC 为电源电压 ) 配置电阻典型值列表如下 : 电源电压 (DC) 建议电源接口与 VDD 间串接电阻值 5V 无需接电阻, 内部稳压管不起作用 6V 50Ω 9V 350Ω 12V 650Ω 24V 1.8KΩ 3 内控花样当芯片电源正常, 且检测到 DIN 没有信号输入, 或本来信号正常, 之后突然丢失 500ms 左右后, 芯片进入内控模式, 进行如下循环闪烁 : OUT 端口状态状态序号 OUTW OUTR OUTG OUTB 注 : 0 表示通道关断, 1 表示通道开通 7

8 如下图, 上电后芯片 1 检测无信号输入, 则进入内控模式,WRGB 进行内控花样变化, 同时,DO 端口会自动发送数据给后级芯片, 实现同步显示功能芯片进入内控模式后, 发送数据 2048 点 S1 S2 S3 DIN DO DIN DO DIN DO 芯片 1 芯片 2 芯片 3 图 8 4 如何计算数据刷新速率数据刷新时间是根据一个系统中级联了多少像素点来计算的, 一组 WRGB 通常为一个像素 ( 或一段 ), 一颗 TM1814 芯片可以控制一组 WRGB 按照正常模式计算 : 1bit 数据周期为 1.25μs( 频率 800KHz), 一个像素数据包括传输 PWM 数据的时间 :W(8bit) R(8bit) G(8bit) B(8bit) 共 32bit, 传输时间为 1.25μs 32=40μs, 外加 C1 和 C2 的传输为 120μs 如果一个系统中共有 1000 个像素点, 一次刷新全部显示的时间为 40μs 1000=40ms( 忽略 C1 C2 与 Reset 信号时间 ), 即一秒钟刷新率为 :1 40ms 25Hz 以下是级联点数对应最高数据刷新率表格 : 正常模式像素点数最快一次数据刷新时间 (ms) 最高数据刷新率 (Hz) 1~ ~ ~ 如何使 TM1814 工作在最佳恒流状态 TM1814 为恒流可调驱动, 根据恒流曲线可知, 当 OUT 端口电压达到 0.8V 就会进入恒流状态但并非电压越高越好, 电压越高, 芯片的功耗就越大, 发热也越严重, 降低整个系统的可靠性建议 OUT 端口开通时电压在 1.2~3V 之间较为合适, 可以通过串接电阻的方式来降低 OUT 端口过高的电压 6 如何使用 TM1814 扩流 TM1814 每个 OUT 端口, 如果用户需要扩大驱动电流, 可将 WRGB 三个 OUT 端口短接后使用, 每短接一个 OUT 端口, 最大恒流值将增加 38mA, 将三个 OUT 端口全部短接后最大恒流值可达 152mA 此方法需软件同时配合控制, 分别写三组寄存器值, 即可实现精确的电流控制和较大的驱动电流 DC 级联上级 VDD DIN OUTW OUTR OUTG OUTB DO LED 级联下级 DC 图 9 8

9 恒流曲线将 TM1814 应用到 LED 产品设计上时, 当恒流设置为相同的数值时, 通道间甚至芯片间的电流差异极小, 当负载端电压发生变化时, 其输出电流的稳定性不受影响, 恒流曲线如下图所示 : 图 10 图例 : 蓝色黄色紫色分别为恒流值设置为 38mA 21mA 6mA 时的曲线图 9

10 封装示意图 (SOP8) D E E1 A1 A2 A b e L θ C Symbol Dimensions In Millimeters Dimensions In Inches Min Max Min Max A A A b c D E E e 1.270(BSC) 0.050(BSC) L θ All specs and applications shown above subject to change without prior notice. ( 以上电路及规格仅供参考, 如本公司进行修正, 恕不另行通知 ) 10

Microsoft Word - TM1914_V1.1.doc

Microsoft Word - TM1914_V1.1.doc 特性描述是单线三通道 LED 恒流驱动专用电路, 可通过双通道数字接口 ( F) 互相切换输入, 与 DO 口级联, 外部控制器只需单线即可对芯片进行控制芯片内部集成有 MCU 单线双通道数字接口数据锁存器 LED 恒流驱动 PWM 辉度控制等电路引脚内部集成 5V 稳压管, 外围器件少适用于护栏管点光源等 LED 装饰类产品本产品性能优良, 质量可靠功能特点采用功率 CMOS 工艺