Микросхема LP55281 от National Semiconductor - счетверённый драйвер RGB-светодиодов с управлением по шине I2C

Микросхема LP55281 специально рассчитана на реализацию подсветки малогабаритных жидкокристаллических дисплеев с помощью светоди-одов RGB. ИС обеспечивает раздельную регулировку яркости свечения и цветового оттенка каждого из четырёх RGB-светодиодов от внешнего контроллера по стандартному последовательному интерфейсу I²С или SPI. Следует отметить, что, несмотря на повышенную стоимость, использование для подсветки RGB-светодиодов вместо белых (полноцветных) свето-диодов обеспечивает более качественное воспроизведение цветовых оттенков на ЖК-дисплеях. Основное применение микросхемы LP55281 — это сотовые телефоны, коммуникаторы и МРЗ-плееры.

Микросхема LP55281 содержит четыре канала ШИМ для управления яркостью и цветом свечения RGB-светодиодов, звуковой канал синхронизации для фонового светодиода, встроенный высокоэффективный повышающий преобразователь напряжения и интерфейсы I²С и SPI. Кроме того, LP55281 обеспечивает тестирование обрыва светодиодов через последовательный интерфейс. Основные параметры микросхемы приведены в таблице 9.

Микросхема изготавливается в миниатюрном корпусе Micro SMD размером 3 х 3 х 0,6 мм и Micro SMDxt размером 3 х 3 х 0,65 мм с 36 шаровидными (каплевидными) выводами с шагом 0,5 мм. Расположение выводов микросхемы LP55281 показано на рисунке 8, а назначение выводов приведено в таблице 10. Функциональная схема и схема включения микросхемы LP55281 приведены на рисунке 9.
Микросхема имеет классический повышающий (boost) преобразователь со встроенным выходным ключом на полевом транзисторе, который может работать на частоте до 2 МГц. Для этой частоты преобразования внешний дроссель LBOOST должен иметь индуктивность 4,7 мкГн, а для частоты преобразования 1 МГц - приблизительно 10 мкГн. В качестве импульсного выпрямителя следует использовать внешний диод D1 с малым падением напряжения - диод Шоттки с пиковым током не менее 1 А. Выходное напряжение преобразователя устанавливается по умолчанию 5 В, но его можно изменять программно по шине управления. Последовательность изменения выходного напряжения: 4, 4.25, 4.4 В и далее с шагом 0.15 В до 5.3 В.
В обвязке микросхемы производитель рекомендует использовать высококачественные SMD-компоненты: резисторы с допуском не более 1%, дроссель экранированный с малым омическим сопротивлением (до 0,3 Ом), керамические конденсаторы с рабочим напряжением 10 В и диэлектриком типа X7R или X5R. Конденсаторы большой ёмкости желательно использовать танталовые (с малым ESR).
Управление микросхемой, а следовательно, и светодиодами осуществляет внешний контроллер. Не обязательно, чтобы это управление осуществлялось по всем семи проводникам, как это показано на рисунке 9. Так, например, вход выбора интерфейса IFSEL (вывод 2В) может быть подключен напрямую на корпус или на плюс источника питания. В первом случае включается интерфейс шины PC, а во втором - SPI. В любом варианте микросхема LP55281 используется как ведомое устройство. Как известно, последовательный интерфейс шины PC является двухпроводным и состоит из линии тактовых импульсов SCL и линии данных SDA, а интерфейс шины SPI - четырёхпроводный и содержит следующие линии: SS - вход выбора ведомой микросхемы, SCK - вход тактовых импульсов, SI - вход данных, SO -выход данных.
При использовании в устройстве шины I2C останется не подключенным выход SO (вывод 4В). При этом вход SI/АО (вывод 4С) можно подключать к корпусу, выбрав этим адрес микросхемы 4Ch, а можно к плюсу источника питания, что обеспечивает выбор адреса 4Dh.
Выходные каскады представляют собой регулируемые ШИМ-генераторы (источники) тока, на выходах которых, кроме светодиодов, подключен мультиплексор. Последний в моменты запирания выходных каскадов обеспечивает поочерёдную коммутацию на вход встроенного АЦП уровней сигналов с выходов микросхемы. При нормальной работе эти уровни высокие, а в случае обрыва одного из светодиодов или пробое выходного каскада напряжение на выходе мультиплексора понижается, что сигнализирует о неисправности. Оцифрованное напряжение с выхода мультиплексора через управляющую шину (142 или SPI) поступает на внешний контроллер.

Таблица 10. Назначение выводов микросхемы LP55281

Читателю, вероятно, встречались сотовые телефоны, МРЗ-проигрыватели или другие устройства с «цветомузыкой», экраны которых вспыхивают в такт с вызывным сигналом или другой проигрываемой мелодией. Для реализации этой функции в микросхему LP55281 встроен канал звуковой синхронизации. Этот канал имеет два входа (выводы 2D и 4D микросхемы), на которые подают звуковые стереосигналы размахом до 1.6 В. Сигналы затем смешиваются на входе буферного каскада, оцифровываются, проходят схему АРУ и цифровой пиковый детектор. Затем происходит обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый, который управляет выходным каскадом (источником тока) и, значит, яркостью свечения фонового светодиода.
Более подробную информацию о микросхеме LP55281 можно найти на интернет-странице фирмы-производителя [3].