采用電源管理芯片的RGB LED彩燈驅動控制方案設計

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。現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。

本設計方案采用恩智浦半導體(NXP)的電源管理芯片、微控制器、I2C器件、LED驅動器件，為LED燈光系統設計提供全套的方案設計。

主要芯片：PCA9633/34/35：NXP I2總線RGB/RGBA LED閃爍/混光芯片;TEA152x：NXP電源芯片;LPC92x：NXP 900系列MCU;P82B96/PCA9600：NXP I2C總線驅動芯片。

主要應用：

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，每個單色像素點可產生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彩燈控制系統主要包含驅動模塊、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，主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。本設計方案的LED顏色顯示主要依靠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。控制器只需要傳送該模塊的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，主要應用于LEDRGB/RGBA(Red/Green/Blue/Amber)混光，主要性能指標如下：

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。