Микросхема STP24DP05 производства компании STMicroelectronics

Микросхема STP24DP05 - это один из новейших представителей семейства драйверов Power Logic (STP), разработанных компанией STMicroelectronics для управления информационными дисплеями (экранами и табло) на дискретных светодиодах.

На момент написания статьи были доступны девять микросхем этого семейства [2], основные особенности и параметры которых сведены в таблицу 4.

Из всего семейства Power Logic только микросхема STP24DP05 разработана специально для управления цветными информационными дисплеями на дискретных светодиодах красного (R), зелёного (G) и синего (В) свечения.
Основой всех драйверов этого семейства являются сдвиговый регистр и регистр-защёлка, так же как у рассмотренной выше микросхемы САТ4109. Микросхема STP24DP05 имеет три сдвиговых регистра и три регистра-защёлки, по одному на светодиоды каждого цвета (R,G и В). Перед тем как мы рассмотрим микросхему подробнее, остановимся на особенностях других микросхем семейства Power Logic. На выходах микросхем STPIC6C595 и STPIC6D595 для управления светодиодами используются транзисторные ключи, а на выходах остальных микросхем для стабилизации тока светодиодов - мощные регулируемые источники тока. Суффикс «CPS» в названии микросхемы, например STP16CPS05, говорит о возможности автоматического перехода микросхемы в энергосберегающий режим, а микросхемы с суффиксом DP отличаются поддержкой диагностики выходов на обрыв и короткое замыкание. Все микросхемы семейства рассчитаны на работу в диапазоне температур от -40 до +125°С. Микросхема STP24DP05 имеет 24 канала управления светодиодами, которые разделены на три интерфейсных порта (R, G, В) по восемь каналов в каждом. Таким образом, микросхема STP24DP05 содержит три восьмиканальных монохромных драйвера, встроенных в малогабаритный корпус TQFP48 размером 7x7 мм, дополненный схемами, которые обеспечивают диагностику обрыва нагрузок и замыкания выходов с корпусом и питанием. Сигнализация об обнаружении аварий через последовательный интерфейс поступает в управляющий контроллер в виде специальных кодов ошибок.
Одна микросхема STP24DP05 управляет восемью светодиодными RGB-триадами или группами триад цветного светодиодного экрана. Напряжение питания микросхемы находится в пределах 3—5...5 В, а напряжение питания светодиодных цепочек может выбираться до 20 В, в зависимости от количества светодиодов в цепочках. Выходной ток каждой из цепочек светодиодов составляет 5—80 мА.

Функциональная схема микросхемы STP24DP05 изображена на рисунке 6, каскадная схема включения N штук микросхем этого типа - на рисунке 7, а назначение выводов приведено в таблице 5.

Основой схемы управления восьми-канальными интерфейсами красного (R), зелёного (G) и синего (В) микросхемы STP24DP05 является сдвиговый регистр 8x3 (восемь разрядов по 3 бит) данных RGB-структуры, который преобразует последовательный код входного сигнала на входе SDI в три 8-разрядных параллельных кода. Эти коды запоминаются в 24-разрядном (8 х 3) регистре-защёлке данных RGB. Каждый из выходных каналов микросхемы, которых всего 24 (по восемь для каждого цвета), содержит в качестве выходного каскада стабилизатор (источник) тока. Кроме того, для каждого цвета имеется схема разрешения и детектор обрывов и коротких замыканий выходных линий. Общими для всех каналов являются управляющая логика, схемы температурной защиты и защиты от пониженного напряжения питания. На входах 2, 3, 4, 32, 33 и 34 установлены буферные каскады. Рассмотрим некоторые особенности работы микросхемы STP24DP05. Тактовая частота работы этой микросхемы может достигать 25 МГц. Уставка тока светодиодов задаётся раздельно для каждого цвета с помощью трёх внешних резисторов, которые подключаются к выводам 26 (В), 27 (G) и 28 (R). Зависимость токов светодиодов, а также порога срабатывания детектора обрыва выходных линий (линий светодиодов) от сопротивления соответствующего резистора уставки приведена в таблице 6.

Когда на входе LE\DM (вывод 3) высокий уровень, регистр-защёлка захватывает данные, которые проходят через регистр сдвига, и удерживает (хранит) их, когда на этом входе низкий потенциал. Низкие уровни на входах OE-R\DM (34), OE-G (33) и ОЕ-В (32) разрешают прохождение данных с регистра-защёлки на выходные каскады (стабилизаторы тока) микросхемы. Высокий уровень на любом из этих входов запирает выходные каскады.
Как известно, наибольшее потребление тока от источника питания любой переключающей схемой происходит при переходных процессах. Для облегчения токового и теплового режима микросхемы при одновременном включении всех светодиодов, а также для уменьшения уровня пульсаций предусмотрена постепенная (поканальная) задержка (Gradual delay) включения светодиодов, которая незаметна для глаз. Она осуществляется подачей на вход DG уровня логического нуля. При этом отпирание выходных каскадов каналов R2, G2, В2 происходит с задержкой 30 нc по отношении к Rl, G1 и BI. Задержка включения R3, G3, ВЗ будет составлять уже 60 нc (далее см. таблицу 7).

Входной и выходной сигналы данных микросхемы STP24DP05 (на выводах 2 и 35) содержат поток R, G и В сигналов, чередующихся с тактовой частотой; последовательность чередования задаётся логическими уровнями на входах DF0 и DF1 (см. таблицу 8).

Переключение из нормального (рабочего) режима в режим определения ошибки может осуществляться подачей низкого потенциала на вход DM (5) или сигнала длительностью более 1 мкс на вход OE-R\DM (34), после чего в течение 24 тактов на выходную шину данных поступает код ошибки.
Интерфейс микросхемы STP24DP05 имеет два флага: TF (вывод 29) - флаг превышения температуры и EF (8) - флаг ошибки. Оба этих выхода имеют открытый сток, поэтому между каждым из выходов и источником питания подключается подтягивающий резистор 10 кОм. При наступлении аварийной ситуации внутренний ключ микросхемы замыкает соответствующий вывод (29, 8) на корпус Полученный таким образом уровень лог. О сигнализирует внешнему контроллеру об аварии. Если вместо подтягивающих резисторов выходы 29 и 8 нагрузить на светодиоды (через ограничивающие резисторы), то мы получим визуальную индикацию аварийной ситуации.
Более подробную информацию о микросхеме STP24DP05 производства STMicroelectronics можно найти на интернет-странице фирмы [2].