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采用電源管理芯片的RGB LED彩燈驅動控制方法設計

鉅大LARGE  |  點擊量:1605次  |  2020年06月17日  

LED是一種性能優良的顯示器件,具有壽命長、節電、高亮度、多種發光顏色、響應速度快和驅動電壓低等優點,在節省能源的同時還可以通過pWM器件調節LED發光強度,依據RGB三原色混光原理調出多種顏色,再通過MCU智能控制實現多種顯示效果?,F正大量應用于城市亮化、建筑景觀照明、舞臺燈光設計等領域。


本設計方法采用恩智浦半導體(NXp)的電源管理芯片、微控制器、I2C器件、LED驅動器件,為LED燈光系統設計供應全套的方法設計。


重要芯片:pCA9633/34/35:NXpI2總線RGB/RGBALED閃爍/混光芯片;TEA152x:NXp電源芯片;LpC92x:NXp900系列MCU;p82B96/pCA9600:NXpI2C總線驅動芯片。


重要應用:


1.點光源:應用LED彩色屏顯示原理,將其像素放大,降低整體造價成本,每個模塊為一個彩色像素點。應用環境:酒吧、KTV、舞臺、商場、展廳,作為音樂旋律顯示,背景墻裝飾、幕墻廣告等。


2.LED彩虹管:每條燈管由多個彩色像素點(RGB)組成,每個單色像素點可出現256個灰度級的變化。應用環境:立交橋、河道護欄、建筑外墻等不同場所的裝飾照明。


系統硬件設計:


LED彩燈控制系統重要包含驅動模塊、控制模塊、LED電源三部分。


1.驅動模塊設計


如何實現讓LED模塊呈現不同的顏色,重要依靠人的視覺間歇惰性原理,利用對R、G、B三原色的LED的占空比實現顏色的混合。本設計方法的LED顏色顯示重要依靠NXp公司的I2C接口LED閃爍/混光驅動芯片pCA9633(pCA9633-4位pWM輸出,pCA9634-8位pWM輸出,pCA9635-16位pWM輸出)輸出256灰度級的顏色來實現彩色顯示??刂破髦灰獋魉驮撃K的RGB顏色的灰度值即可實現顏色顯示。


pCA9633是I2C總線控制的可編程pWM輸出的四位LED驅動器件,重要應用于LEDRGB/RGBA(Red/Green/Blue/Amber)混光,重要性能指標如下:


1.4路LED驅動,每路驅動可以通過軟件編程為四種狀態,分別是:開、關、可編程pWM閃爍控制輸出、可編程每路灰度級別,同時支持四路整體亮度調節的pWM混光輸出。


2.調光控制,pWM輸出頻率97kHz,每路有256個灰度級別。


3.閃爍控制,pWM可編程頻率范圍24Hz~10.73s,占空比可編程范圍0%~99.6%。


4.可通過190Hz的pWM輸出對四路pWM輸出整體亮度256級調節。


5.四位輸出可編程設置為推拉輸出(在5V時,灌電流25mA,拉電流10mA)。


6.7個硬件地址設定引腳,同一I2C總線最大可接126片。


7.每片pCA9633有四個可編程軟件地址:一個全部響應地址和三個子地址。


8.內置25MHz晶振和上電復位電路,也可通過I2C總線實現軟件復位。


9.SDA/SCL內置噪聲濾波器,支持1MHz的I2C快速模式。


10.支持熱插入,低待機電流,支持電壓范圍:2.3~5.5V。


下圖為驅動單元的設計,其中紅綠藍3色LED的數量可以是多個的,根據自己的設計要求可以選擇并聯或串聯的方式,再按照LED的連接方式及電壓/電流等要求選擇適合的開關管即可,少量的LED也可用pCA9633直接驅動,具體參數見pCA9633資料。驅動模塊通過pCA9633的A6~A0管腳設定訪問地址,接到控制模塊輸出的I2C總線上就可正常工作,每條I2C總線可接126塊調光驅動模塊。


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