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led视频显示屏实时处理与驱动技术
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LED显示屏驱动芯片的应用
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LED显示屏驱动解决方案介绍和比较
LED显示屏驱动解决方案介绍和比较
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&&& 几种驱动解决方案介绍和比较
　　TLC5941驱动芯片
　　TLC5941芯片是TI德州仪器)公司最新推出的,具有点校正、高灰度等级(PWM控制)等特点。TLC5941所有内部数据寄存器,灰度寄存器,点校正寄存器和错误状态信息都通过串行接口存取,最大串行时钟频率30MHz,片间电流误差一般在±6%以内,位间电流误差一般在±4%以内,每通道最大输出电流80mA
&&& 几种驱动解决方案介绍和比较
　　TLC5941驱动芯片
　　TLC5941芯片是TI德州仪器)公司最新推出的,具有点校正、高灰度等级(PWM控制)等特点。TLC5941所有内部数据寄存器,灰度寄存器,点校正寄存器和错误状态信息都通过串行接口存取,最大串行时钟频率30MHz,片间电流误差一般在±6%以内,位间电流误差一般在±4%以内,每通道最大输出电流80mA
　　TLC5941每个通道可用PWM方式根据内部灰度寄存器的值进行4096级灰度控制,该寄存器是12位的,每个通道LED驱动电路由6位点校正寄存器的值进行64级控制,且驱动电流的最大值可通过片外电阻设定。64级电流控制提供了LED点灰度校正的能力,4096级灰度调整则保证了即使在较低的灰度等级下,点阵中的每个点也有多达256级的灰度表示,从而红绿蓝全彩屏可有16M色的色彩表达能力,这两点对于高质量的彩色大屏幕显示是格外重要的相对于传统的彩色大屏幕显示系统,集中产生PWM进行灰度控制,可编程逻辑芯片(或高速CPU只需要处理缓存管理、灰度和点校正数据的输出,设计复杂度降低,且由于PWM灰度控制与数据串行移出无关,可很方便地获得较高帧频,取得很好的动态显示效果。
　　为了保障彩色大屏幕的可靠运行,TLC5941提供了每一路LED开路(LOD和过温检测(TSD能力,内置集电极开路输出电路,用于出错时报警。16个通道中无论哪个通道有错误发生,内置集电极开路输出电路的输出管脚就会被拉到低电平,通过查询芯片的内部状态信息,就可知道哪一路出现故障,系统中所有TLC5941内置集电极开路输出电路的输出管脚可接到一起,通过上拉电阻接到高电平,通过监控这个信号,系统可在运行过程中进行自我诊断。TLC5941适用于工作环境比较恶劣同时对显示效果要求很高以及对安全性能要求很高的场合,比如高速公路的LED信息指示牌,大型的露天LED电视等。
　　MBI5028驱动芯片
　　MBI5028台湾MBI聚积科技)公司推出的一款有可编程电流增益功能的LED屏驱动芯片。内置串并移位寄存器和输出锁存器,且采用 PrecisionDr技术以得到更优良的电气特性。MBl5028最大串行时钟频率为25MHz,片间电流误差一般在±6%以内,位间电流误差一般在±3%以内,最大输出电流为90mA
　　MBI5028内建电流增益控制逻辑单元,可编程电流增益功能采用Share-IO技术,无须增加额外的管脚,只需在对应的管脚输入一特定的序列信号,就可进入MBI5028特殊功能模式--电流调整模式。该模式下,可通过系统微控制器,向电流增益控制逻辑单元写入不同电流增益的数据,锁存这些数据,并通过内建数字与模拟共享的转换器,有效控制电流的输出。由于工作环境的变化和LED屏老化,LED屏亮度将会降低,如以一个固定顺向电流,LED屏的亮度偏差就会较小。通过可编程的电流增益功能和PrecisionDr技术,可调整电流偏差,补偿LED屏的亮度,同时获得比较高质量的图像。利用PrecisionDr技术并内建数字与模拟共享的转换器,相同精确度下,通过改变数字码的方式,从而获得相对的输出电流,进而提高LED屏的成像质量。
　　目前的技术可以为LED显示屏提供256个电流等级,使其达到1200%总动态范围,提供256个输出电流等级。电气特性和芯片封装方面,MBI5026兼容性比较好,使用者不用更改以前为同类型芯片设计的PCB板,就可获得具有Share-IO技术的电流增益技术,能大大地降低升级成本。MBI5026适用于工作环境条件并不苛刻,但要求高质量成像的LED屏驱动方案上,比如室内的大型LED显示屏等中低端屏幕。同时MBI5028还适用于老驱动芯片的升级。
　　ST2221C驱动芯片
　　ST2221C中国台湾SITI点晶科技)公司推出的一款LED屏驱动芯片。内置串并移位寄存器单元、输出锁存器单元和电流输出控制单元,电气特性较为优良。ST2221C最大串行时钟频率为25MHz,片间电流误差一般在±10%以内,位间电流误差一般在±6%以内,最大输出电流为120mA ST2221C包含16通道恒流驱动单元,能同时驱动16路LED适用于一些低端屏的驱动,比如室内信息屏等低端LED显示屏。
　　存在问题
　　功耗及发热问题
　　由于输出电流较大,LED显示屏芯片的功耗和发热问题一直是阻扰驱动芯片发展的第一因素。将来可能出现的手持式LED显示屏的驱动方式上,这个问题将会变得尤为突出。随着LED器件制造工艺水平的进步和驱动电流的减小,问题会逐步得到解决。
　　应用成本问题
　　一块主流16位稳态电流LED显示屏驱动芯片只能驱动16路的LED器件。一块分辨力为LED显示屏就必须使用多块驱动芯片才能获得预期效果,这样就使得材料成本比较高。如果采用驱动芯片自身采用扫描方式,那么一块主流的驱动芯片就能一次驱动多路LED器件,将会使应用成本降低许多。
　　从这几家LED驱动芯片制造商的产品结构来看,目前主流芯片主要分为3个档次。第一档次是具有灰度机制的芯片,这类芯片内部具有PWM功能,可以根据输入的数据产生灰度,更易形成深层次灰度,显示高品质画面。第二档次是具有输出开路检测(LOD温度过热保护(TSD亮度调节功能的芯片,这些芯片由于有了附加功能而更适用于特定场合,如用于可变情报板,则要求芯片具有侦测LED错误的功能。第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片,此类芯片只为LED提供恒流源,保证屏体显示画面质量良好。
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&&& 目前，处理器性能的主要衡量指标是时钟频率。绝大多数的集成电路 （IC） 设计都基于同LED显示屏驱动芯片的维修资料
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一/主要的显示屏驱动IC1.74HC04的作用：6位反相器。第7脚GND，电源地。第14脚VCC，电源正极。信号由A端输入Y端反相输出，A1与Y1为一组，其它类推。例：A1=“1”则Y1=“0”、A1=“0”则Y1=“1”，其它组功能一样。74HC138的作用：八位二进制译十进制译码器。第8脚GND，电源地。第15脚VCC，电源正极第1~3脚A、B、C，二进制输入脚。第4~6脚片选信号控制，只有在4、5脚为“0”6脚为“1”时，才会被选通，输出受A、B、C信号控制。其它任何组合方式将不被选通，且Y0~Y7输出全“1”。通过控制选通脚来级联，使之扩展到十六位。例：G2A=0，G2B=0，G1=1，A=1，B=0，C=0，则Y0为“0”Y1~Y7为“1”。74HC595的作用：LED驱动芯片，8位移位锁存器。第8脚GND，电源地。第16脚VCC，电源正极第14脚DATA，串行数据输入口，显示数据由此进入，必须有时钟信号的配合才能移入。第13脚EN，使能口，当该引脚上为“1”时QA~QH口全部为“1”，为“0”时QA~QH的输出由输入的数据控制。第12脚STB，锁存口，当输入的数据在传入寄存器后，只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送QA~QH口输出。第11脚CLK，时钟口，每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。第10脚SCLR，复位口，只要有复位信号，寄存器内移入的数据将清空，显示屏不用该脚，一般接VCC。第9脚DOUT，串行数据输出端，将数据传到下一个。第15、1~7脚，并行输出口也就是驱动输出口，驱动LED。4953的作用：行驱动管，功率管。其内部是两个CMOS管，1、3脚VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6才会输出，否则输出为高阻状态。TB62726的作用：LED驱动芯片，16位移位锁存器。第1脚GND，电源地。第24脚VCC，电源正极第2脚DATA，串行数据输入第3脚CLK，时钟输入.第4脚STB，锁存输入.第23脚输出电流调整端，接电阻调整第22脚DOUT，串行数据输出第21脚EN，使能输入其它功能与74HC595相似，只是TB62726是16位移位锁存器，并带输出电流调整功能，但在并行输出口上不会出现高电平，只有高阻状态和低电平状态。74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。TB6的引脚功能一样，结构相似。二、LED显示屏常见信号的了解CLK时钟信号：提供给移位寄存器的移位脉冲，每一个脉冲将引起数据移入或移出一位。数据口上的数据必须与时钟信号协调才能正常传送数据，数据信号的频率必须是时钟信号的频率的1/2倍。在任何情况下，当时钟信号有异常时，会使整板显示杂乱无章。STB锁存信号：将移位寄存器内的数据送到锁存器，并将其数据内容通过驱动电路点亮LED显示出来。但由于驱动电路受EN使能信号控制，其点亮的前提必须是使能为开启状态。锁存信号也须要与时钟信号协调才能显示出完整的图象。在任何情况下，当锁存信号有异常时，会使整板显示杂乱无章。EN使能信号：整屏亮度控制信号，也用于显示屏消隐。只要调整它的占空比就可以控制亮度的变化。当使能信号出现异常时，整屏将会出现不亮、暗亮或拖尾等现象。数据信号：提供显示图象所需要的数据。必须与时钟信号协调才能将数据传送到任何一个显示点。一般在显示屏中红绿蓝的数据信号分离开来，若某数据信号短路到正极或负极时，则对应的该颜色将会出现全亮或不亮，当数据信号被悬空时对应的颜色显示情况不定。
【大 中 小】 【打印】ABCD行信号：只有在动态扫描显示时才存在，ABCD其实是二进制数，A是最低位，如果用二进制表示ABCD信号控制最大范围是16行（1111），1/4扫描中只要AB信号就可以了，因为AB信号的表示范围是4行（11）。当行控制信号出现异常时，将会出现显示错位、高亮或图像重叠等现象。三、常见故障处理手段（工具：万用表、电烙铁、刀片、螺丝刀、镊子……等。）四、LED电子显示屏的维修方法判断问题必须先主后次方式的处理，将明显的、严重的先处理，小问题后处理。短路应为最高优先级。1、电阻检测法，将万用表调到电阻档，检测一块正常的电路板的某点的到地电阻值，再检测另一块相同的电路板的同一个点测试与正常的电阻值是否有不同，若不同则就确定了问题的范围。2、电压检测法，将万用表调到电压档，检测怀疑有问题的电路的某个点的到地电压，比较是否与正常值相似，否则确定了问题的范围。3、短路检测法，将万用表调到短路检测挡（有的是二极管压降档或是电阻档，一般具有报警功能），检测是否有短路的现象出现，发现短路后应优先解决，使之不烧坏其它器件。该法必须在电路断电的情况下操作，避免损坏表。4、压降检测法，将万用表调到二极管压降检测档，因为所有的IC都是由基本的众多单元件组成，只是小型化了，所以在当它的某引脚上有电流通过时，就会在引脚上存在电压降。一般同一型号的IC相同引脚上的压降相似，根据引脚上的压降值比较好坏，必须电路断电的情况下操作。该方法有一定的局限性，比如被检测器件是高阻的，就检测不到了。四、单元板常见问题的处理步骤单元板故障：A．整板不亮1、检查供电电源与信号线是否连接。2、检查测试卡是否以识别接口，测试卡红灯闪动则没有识别，检查灯板是否与测试卡同电源地，或灯板接口有信号与地短路导致无法识别接口。（智能测试卡）3、检测74HC245有无虚焊短路，245上对应的使能（EN）信号输入输出脚是否虚焊或短路到其它线路。注：主要检查电源与使能（EN）信号。B．在点斜扫描时，规律性的隔行不亮显示画面重叠1、检查A、B、C、D信号输入口到245之间是否有断线或虚焊、短路。2、检测245对应的A、B、C、D输出端与138之间是否断路或虚焊、短路。3、检测A、B、C、D各信号之间是否短路或某信号与地短路。注：主要检测ABCD行信号。C．全亮时有一行或几行不亮1、检测138到4953之间的线路是否断路或虚焊、短路。D．在行扫描时，两行或几行（一般是2的倍数,有规律性的）同时点亮1、检测A、B、C、D各信号之间是否短路.2、检测4953输出端是否与其它输出端短路。E．全亮时有单点或多点（无规律的）不亮1、找到该模块对应的控制脚测量是否与本行短路。2、更换模块或单灯。F．全亮时有一列或几列不亮1、在模块上找到控制该列的引脚，测是否与驱动IC（74HC595/TB62726）输出端连接。G．有单点或单列高亮，或整行高亮，并且不受控1、检查该列是否与电源地短路。2、检测该行是否与电源正极短路.3、更换其驱动IC。H．显示混乱，但输出到下一块板的信号正常1、检测245对应STB锁存输出端与驱动IC的锁存端是否连接或信号被短路到其它线路。I．显示混乱，输出不正常1、检测时钟CLK锁存STB信号是否短路。2、检测245的时钟CLK是否有输入输出。3、检测时钟信号是否短路到其它线路。注：主要检测时钟与锁存信号。J．显示缺色1、检测245的该颜色的数据端是否有输入输出。2、检测该颜色的数据信号是否短路到其它线路。3、检测该颜色的驱动IC之间的级连数据口是否有断路或短路、虚焊。注：可用电压检测法较容易找到问题，检测数据口的电压与正常的是否不同，确定故障区域。
【大 中 小】 【打印】K．输出有问题1、检测输出接口到信号输出IC的线路是否连接或短路。2、检测输出口的时钟锁存信号是否正常。3、检测最后一个驱动IC之间的级连输出数据口是否与输出接口的数据口连接或是否短路。4、输出的信号是否有相互短路的或有短路到地的。5、检查输出的排线是否良好。整屏故障：A.整屏不亮（黑屏）1、检测供电电源是否通电。2、检测通讯线是否接通，有无接错。（同步屏）3、同步屏检测发送卡和接收卡通讯绿灯有无闪烁。4、电脑显示器是否保护，或者显示屏显示领域是黑色或纯蓝。（同步屏）B.整块单元板不亮（黑屏）1、连续几块板横方向不亮，检查正常单元板与异常单元板之间的排线连接是否接通；或者芯片245是否正常，2、连续几块板纵方向不亮，检查此列电源供电是否正常。C.单元板上行不亮1、查行脚与4953输出脚是否有通。2、查138是否正常。3、查4953是否发烫或者烧毁。4、查4953是否有高电平。5、查138与4953控制脚是否有通。D.单元板不亮1、查595是否正常。2、查上下模块对应通脚是否接通。3、查595输出脚到模块脚是否有通。E.单元板缺色1、查245R.G数据是否有输出。2、查正常的595输出脚与异常的595输入脚是否有通。
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