使用MAX6958/MAX6959LED驅動器實現單個LED

摘要：該應用筆記詳細說明了如何使用MAX6958和MAX6959 LED顯示驅動器實現象素級(單個LED)亮度控制。該技術增強了這些驅動器內置的64級整體(一次調整所有LED)亮度控制功能。

介紹

MAX6958和MAX6959 LED顯示驅動器采用6位PWM (64級)亮度控制技術，同時調節所有點亮LED的平均電流。該應用筆記討論了如何擴展MAX6958和MAX6959的功能，從而實現單獨的象素級(LED)控制。

平均LED電流方式下的多路復用LED驅動器連接方法

MAX6958和MAX6959是4位、9段LED驅動器，使用了一種較少引腳數量的多路復用技術(Charlieplexing－技術細節請參考Charlieplexing - Reduced Pin-Count LED Display Multiplexing)，驅動36段僅使用10個驅動引腳(表1)。如表1所示，MAX6958/MAX6959引腳和LED位的連接方法不同于標準連接方法。根據多路復用周期的不同時隙，引腳4至7充當共陰級驅動器或者陽極驅動器。

表1. MAX6958/MAX6959標準驅動器連接方法

	DIG0/SEG0	DIG1/SEG1	DIG2/SEG2	DIG3/SEG3	SEG 4	SEG 5	SEG 6	SEG 7	SEG 8	SEG 9/IRQ
LED Digit 0	CC0	SEG 0	SEG g	SEG f	SEG e	SEG d	SEG c	SEG b	SEG a	SEG 4
LED Digit 1	SEG 1	CC1	SEG g	SEG f	SEG e	SEG d	SEG c	SEG b	SEG a	SEG 5
LED Digit 2	SEG g	SEG f	CC2	SEG 2	SEG e	SEG d	SEG c	SEG b	SEG a	SEG 6
LED Digit 3	SEG g	SEG f	SEG 3	CC3	SEG e	SEG d	SEG c	SEG b	SEG a	SEG 7

MAX6958/MAX6959采用四路復用驅動方案，輪流驅動四組LED的陰極，每組包括九個LED。四組LED分別稱為第0位、第1位、第2位和第3位。LED第0位至第3位的四個陰極連接點對應表1的CC0至CC3，LED陽極連接點以SEG為前綴。正常多路復用工作方式下，CC0至CC3陰極輸出依次輪流變低，每位順序使能四分之一周期。

6位(64級) PWM整體亮度控制功能調節LED的平均電流(從而調節亮度)。這是通過在它們的復用時隙內調節CC0至CC3陰極輸出打開的實際時間實現的。加載到CC0至CC3陰極輸出的PWM值相同，未對每一個陽極驅動器的恒流源進行單獨調節。因此，所有LED的亮度都是統一調節的。

實現單獨LED亮度控制

在許多應用中，突出顯示特定LED是非常有用的。閃爍即是實現突出顯示的一種方法，光標經常采用閃爍的方法來突出顯示它們的位置。突出顯示的另一種好辦法是使這些LED段比其它LED更亮。若使用以上所述的MAX6958/MAX6959標準復用結構，后一種辦法是行不通的。

實現LED段單獨亮度控制的一種簡單方法是允許LED驅動時間超過一個復用周期，即雙驅動。圖1說明了這一點，即由通常的LED第0位和第1位兩個位控信號來驅動單個、7段加小數點數碼管位。注意圖1是不完整的。LED第2位和LED第3位沒有畫出來；它們可以是另一個單獨位，或者是標準方式下的兩個位。


圖1. 驅動一位數碼管并具有2級獨立亮度控制功能的MAX6958/MAX6959連接方式

圖1所示的雙驅動位驅動時間為兩個復用周期，而不是通常的一個周期。此時，二極管D1和D2控制兩個陰極驅動器，無論CC0還是CC1變低作為陰極驅動器，都是對相同的LED進行操作。因為單個雙驅動位取代了兩個標準驅動位，它由兩個位寄存器控制(第0位和第1位，分別對應0x20和0x21)，而不是僅由一個位寄存器控制。每個LED由兩個比特(每個位寄存器一個比特)而不是一個比特表示。如果兩個比特都清零，那么該LED關閉。如果僅一個比特置位而另一個比特清零，則LED以標準亮度打開。如果兩個比特都置位，則LED以兩倍標準亮度打開。因此每個LED都有兩個亮度設定值而不是一個。以標準方式連接的LED，如SEG0和SEG1，只能設定為標準亮度。由于二極管D1和D2在四分之一的時間內為8個LED的每一個流過20mA電流，所以二極管的額定峰值電流必須達到160mA，平均電流達到40mA。

圖1的連接方式有得有失。這里MAX6958/MAX6959驅動的位數減少了，因為具有兩種亮度設定值的每個LED都需要兩個“標準”LED的驅動能力。要使每個象素具有兩種亮度設定值，MAX6958/MAX6959只能驅動兩個7段數碼管位，而不是只具有標準開/關控制功能的四位。但對于只有幾個LED需要亮度控制的場合，該技術仍然非常有效和經濟。圖2所示為單個LED采用雙驅動方案，只需犧牲一個LED的驅動能力。二極管對D3只需為一個LED流過20mA電流，峰值為20mA。所以可以使用低成本的信號二極管對。


圖2. 只有一個LED具有2級獨立亮度控制功能的MAX6958/MAX6959連接方式

實現獨立LED亮度控制的另一種連接方式

也可以由一個二極管替代背靠背LED SEG0和SEG1以實現2級亮度控制。如圖3所示，二極管橋對背靠背驅動電流進行整流。由于此時兩個二極管串連在LED電流通路中，需選用小信號肖特基二極管以減小電壓降。


圖3. 只有一個LED具有2級獨立亮度控制功能的另一種MAX6958/MAX6959連接方式