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【芯方案】千顆級(jí)LED燈陣方案如何實(shí)現(xiàn)？

【應(yīng)用背景】

中小尺寸、中高密度的LED點(diǎn)陣，既能實(shí)現(xiàn)文字、圖案、動(dòng)畫(huà)與律動(dòng)效果，又能兼顧成本、功耗與安裝靈活，成為各類(lèi)場(chǎng)景輕量化視覺(jué)呈現(xiàn)的優(yōu)選方案。

【應(yīng)用領(lǐng)域】

室內(nèi)LED顯示屏、車(chē)載廣告顯示屏、智能軟屏、智能氛圍燈墻、舞臺(tái)矩陣燈、滾動(dòng)字幕屏等。

【簡(jiǎn)介】

中微愛(ài)芯深耕LED顯示驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，針對(duì)千顆級(jí)LED燈陣場(chǎng)景，提供多種成熟方案。以下為五款核心產(chǎn)品及其典型應(yīng)用架構(gòu)。

1. AiP33632：8*16共陽(yáng)極恒流LED驅(qū)動(dòng)控制芯片，提供8通道陽(yáng)極公共輸出端和16通道陰極恒流輸出，SEG端口最大電流為40mA，多顆可級(jí)聯(lián)。
2. AiP3368：16通道高精度恒流LED驅(qū)動(dòng)芯片，OUT端口最大輸出電流為45mA，多顆可級(jí)聯(lián)。
3. AiP3358：8路行掃描控制芯片，提供8個(gè)高電平有效的功率輸出端口，單個(gè)輸出端口的最大驅(qū)動(dòng)電流為2A，可兩顆級(jí)聯(lián)。
4. AiP33648LS：帶低功耗模式的IIC接?共陰極32段9位恒流LED驅(qū)動(dòng)芯片，SEG端口最大電流為45mA，支持四種從機(jī)地址。
5. AiP33664：IIC接?共陰極的恒流LED驅(qū)動(dòng)芯片，點(diǎn)陣大小可選擇，最大支持43段9位，SEG端口最大電流為45mA，支持四種從機(jī)地址。

上述芯片可靈活組合，設(shè)計(jì)千顆級(jí)LED燈陣時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注COM/GRID驅(qū)動(dòng)能力、單個(gè)SEG端口峰值與平均電流（直接影響亮度），以及軟件通信控制方式。

方案一：三顆AiP33632級(jí)聯(lián)

1）實(shí)現(xiàn)方式：三顆AiP33632級(jí)聯(lián)，共有24個(gè)COM、48個(gè)SEG，可驅(qū)動(dòng)控制24*48=1152顆LED燈。原理圖設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

2）硬件要點(diǎn)：COM端口導(dǎo)通電阻約0.6Ω（VDD=5V，Iload=1.2A），會(huì)分掉一部分電壓；每個(gè)COM最多控制48個(gè)SEG。推薦REXT=600Ω，SEG輸出電流約30mA，此時(shí)單個(gè)SEG的平均電流理論值約1.25mA。

3）軟件要點(diǎn)：在軟件刷新控制方面，推薦的畫(huà)面刷新時(shí)間在12ms以下；假設(shè)每幀畫(huà)面數(shù)據(jù)已設(shè)定好，MCU只負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)，每幀畫(huà)面需要發(fā)送24組數(shù)據(jù)，控制發(fā)送一組數(shù)據(jù)的時(shí)間在0.25ms以下，發(fā)送間隔0.5ms。

4）優(yōu)勢(shì)：芯片級(jí)聯(lián)，占用IO口少（僅4個(gè)），三顆芯片即可實(shí)現(xiàn)1152顆LED驅(qū)動(dòng)，適用于桌面顯示類(lèi)產(chǎn)品。

方案二：兩顆AiP33632+兩顆AiP3368

1）實(shí)現(xiàn)方式：兩顆AiP33632級(jí)聯(lián)+兩顆AiP3368，共有16個(gè)COM、64個(gè)SEG，可驅(qū)動(dòng)控制16*64=1024顆LED燈，原理圖設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

2）硬件要點(diǎn)：考慮到COM端口存在導(dǎo)通電阻（約為0.6R（VDD=5V，Iload=1.2A），會(huì)分掉一部分電壓，以及每個(gè)COM最多控制64個(gè)SEG，推薦REXT為750Ω，SEG輸出電流約為24mA，此時(shí)單個(gè)SEG的平均電流理論上為1.5mA。

3）軟件要點(diǎn)：在軟件刷新控制方面，推薦的畫(huà)面刷新時(shí)間在12ms以下；假設(shè)每幀畫(huà)面數(shù)據(jù)已設(shè)定好，MCU只負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)，每幀畫(huà)面需要發(fā)送16組數(shù)據(jù)，發(fā)送一組數(shù)據(jù)的時(shí)間控制在0.375ms以下，發(fā)送間隔0.75ms。

4）優(yōu)勢(shì)：芯片級(jí)聯(lián)，IO口占用少；相對(duì)于方案一，成本略有優(yōu)勢(shì)。

方案三：兩顆AiP3358+四顆AiP3368

1）實(shí)現(xiàn)方式：兩顆AiP3358級(jí)聯(lián)作為COM陽(yáng)極行驅(qū)動(dòng)，四顆AiP3368級(jí)聯(lián)作為SEG陰極列驅(qū)動(dòng)，共有16個(gè)COM、64個(gè)SEG，可驅(qū)動(dòng)控制16*64=1024顆LED燈，原理圖設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。

2）硬件要點(diǎn)：考慮到COM端口的最大驅(qū)動(dòng)電流為2A，以及每個(gè)COM最多控制64個(gè)SEG，推薦REXT為600Ω，SEG輸出電流約為30mA，此時(shí)單個(gè)SEG的平均電流理論上為1.8mA。

3）軟件要點(diǎn)：在軟件刷新控制方面，推薦的畫(huà)面刷新時(shí)間在12ms以下；假設(shè)每幀畫(huà)面數(shù)據(jù)已設(shè)定好，MCU只負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)，每幀畫(huà)面需要發(fā)送16組數(shù)據(jù)，發(fā)送一組數(shù)據(jù)的時(shí)間在0.375ms以下，發(fā)送間隔0.75ms。

4）優(yōu)勢(shì)：常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方案，成本低，點(diǎn)陣配置靈活；適用于大屏點(diǎn)陣。

方案四：四顆AiP33648LS

1）實(shí)現(xiàn)方式：每顆AiP33648LS可控制9*32=288顆LED燈，四顆即可控制4*288=1152顆，每顆LED均可單獨(dú)256級(jí)調(diào)光，原理圖設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4。

2）硬件要點(diǎn)：SEG端口設(shè)置電流為45mA時(shí)，單顆的平均電流為5mA左右。

3）軟件要點(diǎn)：在軟件刷新控制方面，AiP33628LS內(nèi)置DDRAM，因此只需發(fā)送數(shù)據(jù)即可，每幀畫(huà)面數(shù)據(jù)建議在10ms內(nèi)發(fā)送完成，因此IIC通信時(shí)鐘頻率建議在1MHz。

4）優(yōu)勢(shì)：標(biāo)準(zhǔn)IIC通信接口；占用的IO口資源最少；待機(jī)功耗＜1uA；LED亮度高；支持單燈PWM調(diào)光；顯示效果豐富細(xì)膩。

方案五：三顆AiP33664

1）實(shí)現(xiàn)方式：每顆AiP33664可控制9*43=387顆LED燈，三顆即可控制3*387=1161顆，每顆LED均可進(jìn)行256級(jí)調(diào)光，原理圖設(shè)計(jì)見(jiàn)圖5。

2）硬件要點(diǎn)：SEG端口設(shè)置電流為45mA時(shí)，單顆的平均電流為5mA左右。

3）軟件要點(diǎn)：在軟件刷新控制方面，AiP33664內(nèi)置DDRAM，因此只需發(fā)送數(shù)據(jù)即可，每幀畫(huà)面數(shù)據(jù)建議在10ms內(nèi)發(fā)送完成，因此IIC通信時(shí)鐘頻率建議在1MHz。

4）優(yōu)勢(shì)：標(biāo)準(zhǔn)IIC通信接口；占用的IO口資源最少；LED亮度高；支持單燈PWM調(diào)光；顯示效果豐富細(xì)膩。

上述五種方案，如果每幀畫(huà)面數(shù)據(jù)需要MCU進(jìn)行計(jì)算處理，推薦使用32位MCU作為主控；如果方案上有多顆MCU，推薦其中的一顆MCU（8位單片機(jī)即可）專(zhuān)門(mén)用于刷新；如果所有需要顯示的畫(huà)面數(shù)據(jù)已經(jīng)計(jì)算存儲(chǔ)，使用8位單片機(jī)即可。前三種方案，推薦使用定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)刷新，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程應(yīng)盡量縮短，并設(shè)置為最高優(yōu)先級(jí)，防止數(shù)據(jù)發(fā)送期間導(dǎo)致的閃屏。

【方案應(yīng)用圖】

圖1 三顆AiP33632

圖2 兩顆AiP33632+2顆AiP3368

圖3 兩顆AiP3358+四顆AiP3368

圖4 四顆AiP33648LS

圖5 三顆AiP33664

【結(jié)語(yǔ)】

上述五種千顆級(jí)LED燈陣方案，兼顧不同應(yīng)用場(chǎng)景與設(shè)計(jì)需求。若追求高性?xún)r(jià)比，可選擇方案一、二、三；若追求豐富顯示效果與細(xì)膩調(diào)光表現(xiàn)，方案四、五則更為適合。中微愛(ài)芯提供完整的LED驅(qū)動(dòng)顯示方案，具備高性能、低開(kāi)發(fā)成本的優(yōu)勢(shì)，助力客戶(hù)快速實(shí)現(xiàn)多樣化視覺(jué)應(yīng)用。

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