TM1814

4 通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 特性描述 TM1814是具有内控同步功能的四通道LED恒流可调的驱动IC，可由MCU输入一组恒流设置与PWM设置 的数据到TM1814实现各式各样的显示，当信号输入断开后实现同步固定七彩花样变化，可防止芯片损坏 导致的后续级联芯片不工作。芯片内部集成有MCU固化程序和单线数字接口、数据锁存器、LED恒流驱动 等电路。VDD引脚内部集成5V稳压管，外围器件少。适用于护栏管、点光源等LED装饰类产品。本产品性 能优良，质量可靠。 功能特点 Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø 采用功率CMOS工艺 OUT输出端口耐压32V VDD内置5V稳压管，串接电阻后电压支持6～24V 恒流电流能够实现64级调节（6.5mA—38mA） PWM辉度控制电路，256级辉度可调 精确的电流输出值 （通道与通道）最大误差：±3% （芯片与芯片）最大误差：±5% 单线串行级联接口 振荡方式：内置RC振荡并根据数据线上信号进行时钟同步，在接收完本单元的数据后能自动将 后续数据再生并通过数据输出端发送至下级,信号不随级联变远而出现失真或衰减 内置上电复位电路，上电复位后所有寄存器初始化为零 外控模式数据传输速率800KHz 内控模式数据传输速率500KHz 内控模式芯片发送数据2048点 封装形式：SOP8 内部结构框图 整形转发 DO 串行解码 DIN OUTW VDD OUTR 内控模块 恒流输出 VDD GND OUTG GND OUTB OSC 图1 1 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 管脚排列 8 OUTW 7 VDD 3 6 DIN 4 5 DO OUTR 1 OUTG 2 OUTB GND Top View 图2 管脚功能 引脚名称 引脚序号 I/O 功能说明 DIN 6 I 数据输入 DO 5 O 数据输出 VDD 7 -- 电源正极 OUTR 1 O N管开漏，恒流输出 OUTG 2 O N管开漏，恒流输出 OUTB 3 O N管开漏，恒流输出 OUTW 8 O N管开漏，恒流输出 GND 4 -- 电源地 输入输出等效电路 VDD VDD DIN DO GND GND OUT GND 图3 集成电路系静电敏感器件，在干燥季节或者干燥环境使用容易产生大量静电，静电放电可能会损坏集成电路， 天微电子建议采取一切适当的集成电路预防处理措施，不正当的操作和焊接，可能会造成 ESD 损坏或者性能 下降，芯片无法正常工作。 2 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4 通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 极限参数 参数名称 参数符号 极限值 单 位 逻辑电源电压 VDD -0.4～+7.0 V DIN 端口电压 Vin -0.4～VDD+0.7 V OUT 端口电压 Vout -0.4～+32.0 V 工作温度范围 Topr -40～+85 ℃ 储存温度范围 Tstg -50～+150 ℃ 人体模式（HBM） 3000 V 静电 ESD 机器模式（MM） 200 V （1）以上表中这些等级，芯片在长时间使用条件下，可能造成器件永久性伤害，降低器件的可靠性。我们不建议在其 它任何条件下，芯片超过这些极限参数工作； （2）所有电压值均相对于系统地测试。 推荐工作条件 在-40～+85℃下测试，除非另有说明 参数名称 参数符号 测试条件 电源电压 DIN 端口电压 DO 端口电压 OUT 端口电压 VDD Vin Vdo Vout 最小值 TM1814 典型值 4.5 5.0 VDD=5V，DIN 串接 1KΩ电阻 VDD=5V，DO 串接 1KΩ电阻 OUT＝OFF 最大值 6.5 VDD+0.4 VDD+0.4 24.0 单位 V V V V 电气特性 在 VDD=3.0～5.5V 及工作温度-40～+85℃下测试， 除非另有说明 参数名称 参数符号 测试条件 高电平输出电压 低电平输出电压 高电平输入电压 低电平输入电压 高电平输出电流 低电平输出电流 输入电流 Voh Vol Vih Vil Ioh Iol Iin 静态电流 IDD OUT 输出恒定电流 Iout OUT 输出漏电流 Iolkg 通道间恒流误差 ΔIolc0 芯片间恒流误差 ΔIolc1 消耗功率 Pd Ioh=3mA Iol=10mA VDD=5.0V VDD=5.0V VDD=5.0V，Vdo=4.9V VDD=5.0V，Vdo=0.4V DIN 接 VDD VDD=4.0V，GND=0V，其他 端口悬空 OUTRW,OUTR,OUTG,OUTB=O N，Vout=3.0V OUTRW,OUTR,OUTG,OUTB=O FF，Vout=12.0V OUTRW,OUTR,OUTG,OUTB =ON，Vout=3.0V OUTRW,OUTR,OUTG,OUTB =ON，Vout=3.0V Ta=25℃ TM1814 最小值 典型值 单位 最大值 VDD-0.5 0.4 VDD 1.5 3.5 0 1 10 1 0.5 6.5 2.8 V V V V mA mA μA 3.5 mA 38 mA 0.5 μA ±3 % ±5 % 250 mW 3 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 开关特性 在VDD=3.0～5.5V及工作温度-40～+85℃下测试，典型值 VDD=5.0V，TA=+25℃，除非另有说明 参数名称 参数符号 测试条件 数据速率 OUT PWM 输出频率 外控切换至内控时间 传输延迟时间 输入电容 Fin Fout Tos Tplz Ci OUTR，OUTG，OUTB DIN 无脉冲输入 DIN → DO TM1814 单位 最小值 典型值 最大值 900 450 800 1000 500 178 1100 550 15 KHz Hz ms ns pF 时序特性 参数名称 符号 输入0码，低电平时间 输入1码，低电平时间 输出0码，低电平时间 输出1码，低电平时间 0码或1码周期 T0l T1l T0l’ T1l’ T0/T1 Reset码，高电平时间 Treset 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 310 650 360 720 350 700 1.25 410 1000 ns ns ns ns μs 20000 μs VDD=5.0V GND=0V 200 （1）0 码或 1 码周期在 1.25μs 范围内，芯片均可正常工作，但是 0 码和 1 码低电平时间必须符合上表中相应数值范围； （2）不需复位时，字节之间的高电平时间不要超过 126μs，否则芯片可能复位，复位后又重新接收数据，无法实现数 据正常传送。 T1 T0 T0l Treset T1l Vth DIN Vtl Tplz DO T0l' Treset T1l' 图4 4 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4 通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 功能说明 本芯片采用单线通讯方式，采用归一码的方式发送信号。芯片在上电复位以后，接受DIN端送来的 数据，接收完32bit后，DO端口开始转发DIN端继续发来的数据，为下个级联芯片提供输入数据。在转发 数据之前，DO口一直为高电平。如果DIN输入RESET复位信号，芯片将在复位成功后根据接收到的32bit 数据设置恒流值，以及输出相对应PWM占空比波形，且芯片重新等待接受新的数据。在接收完开始的32bit 数据后，通过DO口转发数据，芯片在没有接受到RESET信号前，OUTW、OUTR、OUTG、OUTB管脚原输出保 持不变。 芯片采用自动整形转发技术，信号不会失真衰减，使得该芯片的级联个数不受信号传送的限制，仅 仅受限刷屏速度要求。 1、一帧完整数据结构 C1 C2 D1 D2 D3 D4 ... Dn Reset C1、C2为恒流值设置命令，每个芯片都会接收并转发C1、C2。 D1、D2、D3、D4、……、Dn为各芯片的PWM设置命令。 Reset表示复位信号，高电平有效。 2、C1的数据格式 W7 W6 W5 W4 W3 W2 W1 W0 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 G0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 C1命令包含8×4bit数据位，高位先发，W7、W6、R7、R6、G7、G6、B7、B6固定设为0。 W[5:0]:用于设置OUTW输出恒流值。全0码为6.5mA，全1码为38mA，64级可调。 R[5:0]:用于设置OUTR输出恒流值。全0码为6.5mA，全1码为38mA，64级可调。 G[5:0]:用于设置OUTG输出恒流值。全0码为6.5mA，全1码为38mA，64级可调。 B[5:0]:用于设置OUTB输出恒流值。全0码为6.5mA，全1码为38mA，64级可调。 3、C2的数据格式 W7 W6 W5 W4 W3 W2 W1 W0 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 G0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 C2命令是C1命令的对应bit按位取反，否则芯片将不能对数据进行正确解码。 4、Dn的数据格式 W7 W6 W5 W4 W3 W2 W1 W0 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 G0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 每组PWM设置命令包含8×4bit数据位，高位先发。 W[7:0]:用于设置OUTR输出的PWM占空比。全0码为关断，全1码为占空比最大，256级可调。 R[7:0]:用于设置OUTR输出的PWM占空比。全0码为关断，全1码为占空比最大，256级可调。 G[7:0]:用于设置OUTG输出的PWM占空比。全0码为关断，全1码为占空比最大，256级可调。 B[7:0]:用于设置OUTB输出的PWM占空比。全0码为关断，全1码为占空比最大，256级可调。 5 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4 通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 5、数据接收和转发 OUTPUT 控制器 S1 DIN S2 DO DIN 芯片1 DO 芯片2 S3 DIN S4 DO 芯片3 图5 其中S1为控制器Di端口发送的数据，S2、S3、S4为级联TM1814转发的数据。 。 数据刷新周期1 数据刷新周期2 S1 C1 C2 D1 D2 D3 D4 ... Dn Reset C1 C2 D1 D2 D3 D4 ... Dn Reset S2 C1 C2 D2 D3 D4 ... Dn Reset C1 C2 D2 D3 D4 ... Dn Reset S3 C1 C2 D3 D4 ... Dn Reset C1 C2 D3 D4 ... Dn Reset S4 C1 C2 D4 ... Dn Reset C1 C2 D4 ... Dn Reset 图6 数据传输与转发流程：芯片1在接收C1的数据时无转发，当开始接收C2时，就会将C1的数据转发出 去，在芯片1接收完C2之后，芯片1也将C1转发完成了；此后控制器再将D1发送给芯片1，芯片1则开始将 C2转出去。而芯片1转发C2完成时，也刚刚接收完成D1，此后控制器发送过来的D2、D3、D4…Dn，芯片1 都会转发出去。芯片1转发数据的周期与控制器发送给芯片1数据的周期是相同的。芯片1转发的数据与 控制器发送给它的数据，始终是有32bit的差值。当控制器发送一个复位信号时，芯片1就会校验C1与C2， 如果合法则将恒流值设置到端口，并将D1转化为实际的PWM控制。在后面级联的芯片2、芯片3…芯片n 中，数据接收与转发的功能与芯片1都是一样的，都会将C1和C2之后的第一组PWM控制的数据(8×4bit) 截留下来，并且将其他的PWM控制数据转发出去。 6 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4 通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 应用信息 1、典型应用电路 DC DC R1 DC R2 DC R3 DC R4 R1 OUTW OUTR OUTG OUTB R1 DOUT TM1814 VCC 104 GND DC R2 DC R3 R4 OUTW OUTR OUTG OUTB R0 DO DIN DC R VDD DC 104 GND NEXT DO DIN TM1814 VDD GND R 104 图7 为防止产品在测试时带电插拔产生的瞬间高压导致芯片信号输入输出引脚损坏，应该在信号输入及 输出脚串接 100Ω保护电阻。此外，图中各芯片的 104 退耦电容不可缺少，且走线到芯片的 VDD 和 GND 脚应尽量短，以达到最佳的退耦效果，稳定芯片工作。 2、电源配置 TM1814 可以配置为 DC6～24V 电压供电，但根据输入电压不同，应配置不同的电源电阻，电阻计算 方法：VDD 端口电流按 10mA 计算，VDD 串接电阻 R=（DC-5.5V）÷10mA（DC 为电源电压）。 配置电阻典型值列表如下： 电源电压（DC） 建议电源接口与 VDD 间串接电阻值 5V 6V 9V 12V 24V 无需接电阻，内部稳压管不起作用 50Ω 350Ω 650Ω 1.8KΩ 3、内控花样 当芯片电源正常，且检测到DIN没有信号输入，或本来信号正常，之后突然丢失500ms左右后，芯片 进入内控模式，进行如下循环闪烁： OUT端口状态 状态序号 OUTW OUTR OUTG OUTB 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 2 0 0 0 1 3 1 0 0 0 4 0 1 1 0 5 0 0 1 1 6 0 1 0 0 7 1 1 0 0 8 1 0 1 0 9 1 0 0 1 注：‘0’表示通道关断，‘1’表示通道开通。 7 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 如下图，上电后芯片1检测无信号输入，则进入内控模式，WRGB进行内控花样变化，同时，DO端口 会自动发送数据给后级芯片，实现同步显示功能。 芯片进入内控模式后，发送数据2048点。 DIN DO S1 芯片1 DIN DO S2 DIN 芯片2 DO S3 芯片3 图8 4、如何计算数据刷新速率 数据刷新时间是根据一个系统中级联了多少像素点来计算的，一组WRGB通常为一个像素（或一段）， 一颗TM1814芯片可以控制一组WRGB。 按照正常模式计算： 1bit数据周期为1.25μs（频率800KHz），一个像素数据包括传输PWM数据的时间：W(8bit）、R(8bit）、 G（8bit）、B（8bit）共32bit，传输时间为1.25μs×32=40μs，外加C1和C2的传输为120μs。如果一 个系统中共有1000个像素点，一次刷新全部显示的时间为40μs×1000=40ms（忽略C1、C2与Reset信号 时间），即一秒钟刷新率为：1÷40ms≈25Hz。 以下是级联点数对应最高数据刷新率表格： 正常模式 像素点数 最快一次数据刷新时间（ms） 最高数据刷新率（Hz） 1～400 1～800 1～1000 16 32 40 62.5 32.2 25 5、如何使TM1814工作在最佳恒流状态 TM1814为恒流可调驱动，根据恒流曲线可知，当OUT端口电压达到0.8V就会进入恒流状态。但并非 电压越高越好，电压越高，芯片的功耗就越大，发热也越严重，降低整个系统的可靠性。建议OUT端口 开通时电压在1.2～3V之间较为合适，可以通过串接电阻的方式来降低OUT端口过高的电压。 6、如何使用TM1814扩流 TM1814每个OUT端口，如果用户需要扩大驱动电流，可将WRGB三个OUT端口短接后使用，每短接一 个OUT端口，最大恒流值将增加38mA，将三个OUT端口全部短接后最大恒流值可达152mA。此方法需软件 同时配合控制，分别写三组寄存器值，即可实现精确的电流控制和较大的驱动电流。 DC OUTB OUTR OUTG OUTB DO VDD GND 级联上级 DIN LED DC 级联下级 图9 8 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4 通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 恒流曲线 将 TM1814 应用到 LED 产品设计上时，当恒流设置为相同的数值时，通道间甚至芯片间的电流差异 极小，当负载端电压发生变化时，其输出电流的稳定性不受影响，恒流曲线如下图所示： OUT端口驱动U-i曲线 40 35 电流：mA 30 25 20 15 10 5 4.8 4.55 4.3 4.05 3.8 3.55 3.3 3.05 2.8 2.55 2.3 2.05 1.8 1.55 1.3 1.05 0.8 0.55 0.3 0.05 0 OUT端口电压:V 图10 图例：蓝色、黄色、紫色分别为恒流值设置为38mA、21mA、6mA时的曲线图 9 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0 4通道 LED 恒流驱动专用电路 TM1814 A A1 A2 封装示意图（SOP8） C θ b L e Symbol E1 E D Dimensions In Millimeters Min Max Dimensions In Inches Min Max A 1.350 1.750 0.053 0.069 A1 0.100 0.250 0.004 0.010 A2 1.350 1.550 0.053 0.061 b 0.330 0.510 0.013 0.020 c 0.170 0.250 0.006 0.010 D 4.700 5.100 0.185 0.200 E 3.800 4.000 0.150 0.157 E1 5.800 6.200 0.228 0.244 e 1.270(BSC) 0.050(BSC) L 0.400 1.270 0.016 0.050 θ 0° 8° 0° 8° All specs and applications shown above subject to change without prior notice. (以上电路及规格仅供参考，如本公司进行修正，恕不另行通知) 10 www.titanmec.com ©Titan Micro Electronics V1.0