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I2C接口的LED驱动电路设计与应用攻略:华体会app官网下载

时间:2022-01-11 00:22:01 来源:华体会 点击:

本文摘要:目前,通过芯片本身能驱动的每个LED电流范围为25mA到100mA之间。当然,对于一些大电流的应用于场合,我们只需用另加场效应管的方式来构建。LED毫无疑问是当前最冷的一个应用于,无论是手执设备、游戏机、霓虹灯、广告牌等等,眩目的色彩及高质的明亮,总能第一时间更有人的眼球。在当前众多的LED控制器面前,如何自由选择一款功能丰富且性价比又低的产品来顺应自己的设计,毫无疑问是放在每个设计师面前的问题。 最简单的LED驱动,我们可以用普通的I/O来构建。

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目前,通过芯片本身能驱动的每个LED电流范围为25mA到100mA之间。当然,对于一些大电流的应用于场合,我们只需用另加场效应管的方式来构建。LED毫无疑问是当前最冷的一个应用于,无论是手执设备、游戏机、霓虹灯、广告牌等等,眩目的色彩及高质的明亮,总能第一时间更有人的眼球。在当前众多的LED控制器面前,如何自由选择一款功能丰富且性价比又低的产品来顺应自己的设计,毫无疑问是放在每个设计师面前的问题。

  最简单的LED驱动,我们可以用普通的I/O来构建。但I/O掌控不能构建LED的ON与OFF,无法用来展开混光、闪光等功能,而且每个LED都必须闲置一个分开的I/O资源,毫无疑问性价比很低。我们也可以用专用的大电流LED控制器来设计,但便宜的成本首先不会沦为问题,而且设计简单,程度也不会回来各种阻碍的经常出现适当地提升。基于这些,恩智浦(NXP)发售一系列用于I2C模块的LED驱动器,它可以通过I2C模块的两根线,去同时掌控从4个到24个平均LED的ON/OFF、闪光及RGB混光。

在混光方案里,每个LED都是由一个独立国家的8bit/256阶PWM来驱动。这种基于I2C的LED掌控方式,减少了设计的方便性与灵活性,而且也不会增加在软硬件方面的投放,使戴着谜样面纱的LED对我们来讲忽然变得非常简单和精彩。下面,我们将不会以恩智浦LED驱动器PCA9633为事例,通过几个非常简单的应用于来全面阐释这种LED驱动器的优势所在。

  PCA9633是四路LED驱动器,且每路可驱动仅次于25mA电流,并根据PCB的有所不同获取了附加的相同I2C地址和带上4位或7位硬件可编成硬件地址。如下图右图。  从图1我们可以看见,每一路LED都是由一个分开的8bit/256阶的PWM来掌控,且由于PWM充足慢,使其理论上可以通过它所驱动的四个LED混出给定颜色的光。

除了每一路分开的PWM,PCA9633还获取了一个GroupPWM,通过它我们可以用来掌控所调混色光的亮度及频率,填补了只徵单个PWM无法构建的一些功能。那么PCA9633到底如何来构建调光呢?秘密还是在PWM上面。如果不用于PWM,那么它不能已完成开和关的动作;短距离的PWM不能构建LED闪光,并足以超过混色的目的;高速的PWM就可以构建RGB混色;如果PWM速度高效率,那么就可以构建闪光和混色的双重功能。

而且通过高效率的8bit/256阶PWM,增大了色阶提高了色彩的层次感。闻右图2右图。  告诉了混色的原理,那么一个明确的色彩又是如何产生的呢?我们告诉人眼对色彩的感官是各种色彩亮度均值的变换,我们可以通过掌控PCA9633每个PWM的频率,去掌控所驱动LED的亮度。

根据三基色原理,如果我们驱动的是RGB(或者RGBA)LED,那么通过调节这三个LED的有所不同明亮,就可以获得所要的色彩。图3是PCA9633掌控RGB三个LED来调粉色光的例子。  通过以上的叙述,我们基本告诉了PCA9633的内部结构和驱动原理。

下面我们将不会以PCA9633相同I2C地址的几个应用于,来更进一步解读这种LED控制器的优势所在。  第一个应用于,我们将用PCA9633来掌控亮度条。我们告诉一般像亮度条这样的应用于,往往必须中用大量LED串联来展开。

如果用单个模块去掌控每个LED,不会使成本和软件复杂度大大增加。而通过I2C,在硬件上只必须两条控制线,在软件上只需放一条字节命令,就可以精彩展开操纵。

除此之外,由于I2C器件地址的唯一性,可以按所驱动LED的数量用于几个PCA9633来展开掌控。如果实际应用于中PCA9633本身的驱动电流过于,只需在外围特一个FET就可以精彩解决问题。另外,PCA9633独特的GroupPWM使得掌控整个亮度条的透射和闪光逆的得心应手。下面是其原理图(闻图4),其中I2Cmaster由系统获取,可以是MCU,也可以是逻辑电路。

  图4中左半部为I2C的master,不不作细述。右边最上为LED限流电阻,一般来说LED的前向电压为3V左右,根据有所不同的颜色和生产工艺不会有一些差异。我们可以通过所需LED电流去计算出来这个限流电阻的值:R=(Vsupply-Vfsum)/If.如果所需的LED电流小于25mA,那么图中当是的FET可以精彩解决问题这一问题。

当我们另加了FET以后,只需把PCA9633的适当寄存器的OUTDRV划为低就可以了,以区别于它的默认值。现在我们可以看见用PCA9633去掌控如此多的LED,原理图非常简练,某种程度在软件设置寄存器上也某种程度便利。

PCA9633获取了简陋且原始的内部寄存器,例如LED输入结构设置、节电模式设置、芯片使能模式设置、LED的输入状态设置,以及每个PWM和GroupPWM的掌控寄存器设置等。除此之外,PCA9633还获取了一个寄存器设置递减位,也就是说如果我们设置了这一位,那么我们可以通过一个指令序列来已完成内部所有寄存器的顺序配备,这在一些特定的应用于中是十分简单的,能仅次于程度节省软件和系统资源。下面,我们将通过另外一个例子来解释内部寄存器的设置。  第二个例子是我们用PCA9633来已完成排便灯的功能。

虽然PCA9633内部不带上排便灯模块,但我们可以通过一些非常简单的寄存器设置来构建这个功能,这样比起于专用的排便灯芯片在成本上毫无疑问有相当大的优势。为了便于解释,我们要用PCA9633来掌控一个LED的排便动作,原理图很非常简单,在此省略,通过掌控这一个LED的渐暗与渐暗过程以超过排便的目的。要构建这个功能,PCA9633的独立国家PWM将是最主要的因素。

如前我们早已提及每个LED都是由一个8bit/256阶PWM来掌控,那么也就是说,每个灯有256段亮暗色阶固定式,可以极致构建排便功能。明确,我们通过掌控PWM的频率来已完成。如果我们的LED是由PCA9633的PWM0来掌控,那么PWM0的频率将要求这个LED的亮度:Bright(dutycycle)=PWM0[7:0]/256.到此,一个原始的排便过程就已完成了,用几个非常简单的寄存器设置,就已完成了看上去或许只有用简单系统或专用芯片才能做到的事情。从以上两个例子,我们可以看见用恩智浦的I2CLED驱动器,不论是硬件上还是软件上都是非常简单和易操作者的,而且用此类器件所能构建的功能,丝毫不比一些系统和专有芯片逊色。

  总之,I2CLED驱动器获取了高性价比的LED设计方案,比起于用GPIO或专用LED驱动器,不仅节省了系统资源,也使设计的成本和复杂度大大减少,并可以有效地提升设计的可靠性和驱动光的均匀分布性。此外,使用此类LED驱动器,可以很有效地协助我们增加设计周期并提高设计灵活性。


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