SM16125 概述 SM16125 是专为 LED 显示屏设计的驱动芯片, 内建 CMOS 位移寄存器与锁存功能, 可以将串行的输入数据转换成并行输出数据格式 SM16125 提供 16 个电流源, 可以在每个输出端口提供 3 45mA 的恒定电流, 大小由外接电阻来调整 封装图 SSOP24L-0.635-D1.40 (mm) ( SM16125ES ) 特点 16 通道恒流源输出 电流输出大小不因输出端负载电压变化而变化 恒流电流范围 : 3 45mA@VDD=5.0V; 3 30mA@VDD=3.3V 极为精确的电流输出片内最大误差 :<±3% 片间最大误差 :<±6% 通过外部电阻调节, 设定电流输出值 高达 25MHz 时钟频率 工作电压 :3.3V~5.0V 封装形式 : SSOP24L-0.635-D1.40 SSOP24L-1.0-D1.80 应用领域 广告屏 LED 照明 管脚定义 SSOP24L-1.0-D1.80 (mm) ( SM16125 ) - 1 -
内部功能简单框图 管脚说明 名称 功能说明 GND SDI CLK LE OUT0~OUT15 OE SDO R-EXT VDD 芯片地串行数据输入端口时钟信号的输入端口 ; 时钟上升沿时移位数据数据锁存控制端口 当 LE 是高电平时, 串行数据会被传入至输出锁存器 ; 当 LE 是低电平时, 资料会被锁存恒流源输出端口输出使能控制端口 当 OE 是低电平时, 即会启动 OUT0~OUT15 输出 ; 当 OE 是高电平时,OUT0~OUT15 输出会被关闭串行数据输出端口 ; 可接至下一个芯片的 SDI 端口连接外接电阻的输入端口 ; 此外接电阻可设定所有输出通道的输出电流芯片电源 - 2 -
输出及输入等效电路 OE 输入端 LE 输入端 CLK,SDI 输入端 SDO 输出端 OUT0~OUT15 输出端 - 3 -
时序图 真值表 最大极限参数 特性 代表符号 最大限定范围 单位 电源电压 VDD 0~7.0 V 输入端电压 V SDA, V CLK,V LE,V OE -0.4~VDD+0.4V V 电流输出端电流 I OUT +65 ma 输出端承受电压 V DS -0.5~+18.0 V 时钟频率 f CLK 25 MHz IC 工作时的环境温度 T opr -40~+85 IC 储存时的环境温度 T stg -55~+150-4 -
直流特性 (VDD= 5.0V, Ta = 27 ) 特性 代表符号 测量条件 最小值 典型值 最大值 单位 电源电压 VDD 4.5 5.0 5.5 V 静态电流 IDD VDD=5.0V,R-EXT 悬空,I OUT 关闭 - 2.1 - ma OUT 端口耐压 V DS(MAX) OUT0 ~OUT15 - - 18 V OUT 端口输出电流 I OUT VDD=5.0V 3-45 ma SDO 驱动电流 输入端口翻转电平 I OH - -22 - ma VDD=5.0V I OL - 20 - ma V IH 0.7*VDD - VDD V V IL GND - 0.3*VDD V OUT 输出端漏电流 I OH V DS =18V - - 0.5 ua SDO 输出端电压 V OL I OL =+1mA - - 0.4 V V OH I OH =-1mA 4.6 - - V OUT 输出端电流 1 I OUT1 V DS =1.0V R ext=1100ω - 17.3 - ma 输出电流误差 D IOUT I OUT =17.3mA V DS =1.0V R ext=1100ω 片内 - - ±3% 片间 - - ±6% 输出端电流 2 I OUT2 V DS =1.0V R ext=620ω - 30.5 - ma I OUT = 30.5mA 片内 - - ±3% 输出电流误差 D IOUT V DS =1.0V R ext=620ω 片间 - - ±6% 输出电流误差 /V DS 变化量 %/ΔV DS V DS =1.0V~3.0V - ±0.1% - %/V 输出电流误差 / VDD 变化量 %/ΔV DD V DD =4.5V~5.5V - ±0.5% - %/V Pull-up 电阻 R (up) OE OE - 740 - K Pull-down 电阻 R (down) LE LE - 730 - K I (off)1 DD Rext = 未接,OUT0~OUT15 = Off - 2.1 - IC 工作电流 (off)2 Rext = 1100,OUT0~OUT15 = OFF - 5.5 - (on)3 Rext =620,OUT0~OUT15 = OFF - 6.2 - (off)4 Rext = 1100,OUT0~OUT15 = ON - 16.7 - ma - 5 -
(off)5 Rext = 620,OUT0~OUT15 = ON - 17.2 - 直流特性 (VDD= 3.3V, Ta = 27 ) 特性 代表符号 测量条件 最小值 典型值 最大值 单位 电源电压 VDD 3.0 3.3 3.6 V 静态电流 IDD VDD=3.3V,R-EXT 悬空,I OUT 关闭 - 1.6 - ma OUT 端口耐压 V DS(MAX) OUT0 ~OUT15 - - 18 V OUT 端口输出电流 I OUT VDD=3.3V 3-30 ma SDO 驱动电流 输入端口翻转电平 I OH - -11 - ma VDD=3.3V I OL - 10 - ma V IH 0.7*VDD - VDD V V IL GND - 0.3*VDD V OUT 输出端漏电流 I OH V DS =18V - - 0.5 ua SDO 输出端电压 V OL I OL =+1mA - - 0.3 V V OH I OH =-1mA 3.0 - - V OUT 输出端电流 1 I OUT1 V DS =1.0V R ext=1100ω - 17.7 - ma 输出电流误差 D IOUT I OUT =17.7mA V DS =1.0V R ext=1100ω 片内 - - ±3% 片间 - - ±6% 输出端电流 2 I OUT2 V DS =1.0V R ext=620ω - 30.5 - ma I OUT = 30.5mA 片内 - - ±3% 输出电流误差 D IOUT V DS =1.0V R ext=620ω 片间 - - ±6% 输出电流误差 /V DS 变化量 %/ΔV DS V DS =1.0V~3.0V - ±0.1% - %/V 输出电流误差 / VDD 变化量 %/ΔV DD V DD =3.0V~3.3V - ±0.5% - %/V Pull-up 电阻 R (up) OE OE - 740 - K Pull-down 电阻 R (down) LE LE - 730 - K I (off)1 DD Rext = 未接,OUT0~OUT15 = Off - 1.6 - IC 工作电流 (off)2 Rext = 1100,OUT0~OUT15 = OFF - 4.1 - (on)3 Rext = 1100,OUT0~OUT15 = OFF - 5.8 - ma - 6 -
(off)4 Rext = 620,OUT0~OUT15 = ON - 13.4 - (off)5 Rext = 620,OUT0~OUT15 = ON - 14.4 - 直流特性测试电路 - 7 -
动态特性 (VDD= 5.0V) 特性代表符测量条件最小值一般值最大值单位 CLK OUT t plh1 -- 24 -- ns 延迟时间 ( 低电平到高电平 ) LE OUT t plh2 -- 22 -- ns OE OUT t plh3 V IH =VDD -- 24 -- ns CLK SDO t plh V IL =GND -- 23 -- ns CLK OUT t phl1 Rext=820Ω -- 46 -- ns 延迟时间 ( 高电平到低电平 ) LE OUT t phl2 VDD=5.0V -- 44 -- ns OE OUT t phl3 R L =170Ω -- 45 -- ns CLK SDO t phl C L =10pF -- 23 -- ns 电流输出上升沿时间 t OUT-RISE -- 78 -- ns 电流输出下降沿时间 t OUT-FALL -- 26 -- ns 动态特性 (VDD= 3.3V) 特性代表符测量条件最小值一般值最大值单位 CLK OUT t plh1 -- 30 -- ns 延迟时间 ( 低电平到高电平 ) LE OUT t plh2 -- 29 -- ns OE OUT t plh3 V IH =VDD -- 33 -- ns CLK SDO t plh V IL =GND -- 29 -- ns CLK OUT t phl1 Rext=820Ω -- 57 -- ns 延迟时间 ( 高电平到低电平 ) LE OUT t phl2 VDD=3.3V -- 52 -- ns OE OUT t phl3 R L =100Ω -- 53 -- ns CLK SDO t phl C L =10pF -- 29 -- ns 电流输出上升沿时间 t OUT-RISE -- 114 -- ns 电流输出下降沿时间 t OUT-FALL -- 19 -- ns - 8 -
动态特性测试电路 时序波形图 CLK SDI tw(clk) 50% 50% th(d) tsu(d) 50% 50% 50% SDO LE 50% tw(l) tplh,tphl 50% 50% OE th(l) tsu(l) LOW=outputs enable OUTn tplh1,tphl1 tplh2,tphl2 50% - 9 -
产品应用 将 SM16125 应用于 LED 面板设计上时, 通道间甚至芯片间的电流, 差异极小 此源自于 SM16125 的优异特性 : 片内通道间的最大电流误差小于 ±3%, 而芯片间的最大电流误差小于 ±6% 当负载端电压 (V DS ) 变化时, 其输出电流的稳定性不受影响, 如下图所示 50 SM16125 Iout VS.VDS@VDD=5.0V IOUT(mA) 40 30 20 10 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 VDS(V) R=470 R=820 R=2.4K R=4K R=6K VDD 为 5V 时,I OUT 与 VDS 之间的关系 SM16125 IOUT VS.VDS@VDD=3.3V IOUT(mA) 50 40 30 20 10 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 VDS(V) R=5.1K R=820 R=470 R=1.1K VDD 为 3.3V 时,I OUT 与 VDS 之间的关系 - 10 -
调整输出电流 如下图所示, 由外接一个电阻 (Rext) 调整输出电流 (I OUT ), 套用下列公式可计算出输出电流值 : V R-EXT =1.27V I OUT =V R-EXT *(1/REXT)*15 公式中的 V R-EXT 是指 R-EXT 端口的电压值,Rext 是指外接至 R-EXT 端口的电阻值 当电阻值是 700Ω, 通过公式计算可得输出电流值 27.21mA; 当电阻值是 1000Ω 时, 输出的电流则为 19.05mA Rext VS. Iout Iout(mA) 60 50 40 30 20 10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Rext(Ω) Rext 与 Iout 的关系图 - 11 -
封装散热功率 (P D ) 封装的最大散热功率是由公式 : P D(max) (Tj-T a) = R th(j-a) 来决定的 当 16 个通道完全打开时, 实际功耗为 : P D(act) =IDD*VDD+I OUT *Duty*V DS *16 实际功耗必须小于最大功耗, 即 P D(act) <P D(max), 为了保持 P D(act) <P D(max), 输出的最大电流与占空比的关系为 : I out T T R j th( j a) V a DS IDD* VDD *Duty*16 其中 Tj 为 IC 的工作温度,Ta 为环境温度,V DS 为稳流输出端口电压,Duty 为占空比,R th(j-a) 为封装的热阻 下图 为最大输出电流与占空比的关系 : 如果需要更大的输出电流 I OUT, 则需要加一定的散热片, 其计算公式为 : 1 1 PD act 由 + = 得 : Rth(j-a) Rfc Tj-Ta R th(j-a) * Tj-Ta R fc= P * R -T +T D act th(j-a) j a 其中 P D(act) =IDD*VDD+I OUT *Duty*V DS *16 因此如果要输出更大的电流 I OUT, 由上面公式可以计算出必须给 IC 加热阻为 R fc 的散热片 - 12 -
负载端供应电压 (V LED ) 为使封装体散热能力达到最佳化, 建议输出端电压 (V DS ) 的最佳工作范围是 1.0V 左右 ( 依据 I OUT = 3~45mA) 如果 V DS =V LED -V F 且 V LED =5.0V 时, 此时过高的输出端电压 (V DS ) 可能会导致 P D (act) > P D (max) 在此状况, 建议尽可能使用较低的 V LED 电压供应, 也可用外串电阻或稳压管当做 V Drop, 此可导致 V DS =(V LED -V F )-V DROP, 达到降低输出端电压 (V DS ) 的效果 - 13 -
封装形式 SSOP24L(1.0-D1.80) SSOP24L(0.635-D1.40) - 14 -