TLC5940

Integrovaný obvod TLC5940 je 16 kanálový LED ovládač s DOT korekciou a Grayscale PWM riadením, ktorý má 16 kanálov. Každý kanál má 12 bitové Grayscale PWM riadenie (4096 krokov) a 6 bitovú DOT korekciu (64 krokov) uložiteľnú v integrovanej pamäti EEPROM. Tento ovládač má schopnosť udržať jednosmerný konštantný prúd až 60mA pri napájacom napätí pod 3.6V. Ak napájacie napätie je väčšie ako 3.6V, má schopnosť udržať konštantných až 120mA. Napájacie napätie VCC je 3-5V. Grayscale riadenie aj DOT korekcia je prístupná cez dátové rozhranie. Rýchlosť prenosu TLC5940 je maximálne 30MHz. Ovládač má dva obvody na signalizáciu chýb. LOD, ktorý signalizuje odpojenie LED alebo TEF, ktorý signalizuje skrat. 

Bloková schéma TLC5940

Tento obvod sa využíva na riadenie jednofarebných, viacfarebných alebo plnofarebných LED displejov, reklamných tabúľ a na ovládanie ich podsvietenia. Všeobecne sa využíva na riadenie veľkosti prúdu v jednotlivých vetvách. Maximálne výkonové zaťaženie a popis jednotlivých vstupov/výstupov je v Tab. 1 a Tab. 2.

Tab. 1 Absolútny a maximálny výkon TLC5940

		Rozsah	Jednotka
VI Vstupné napätie	Vcc	0,3 - 6	V
IO Výstupný prúd (DC)		130	mA
VI Vstupný prúd	V(BLANK),V(DCPRG),V(SCLK),V(XLAT),V(SIN), V(GSCLK),V(IREF)	-0,3 – VCC+0,3	V
VO Výstupné napätie	V(SOUT), V(XERR)	-0,3 - 18	V
	V(OUT0) - V(OUT15)	-0,3 - 24	V
Skladovacia teplota Sstg		-55 - 150	°C
Operačný rozsah teploty TA		-40 - 85	°C

Tab.2 Popis vstupov/výstupov obvodu TLC5940 

PIN		I/O	Popis
Názov	DIP
BLANK	23	I	Vyprázdňuje všetky výstupy. Ak BLANK=LOG1, všetky výstupy sú nútene vypnuté. Ak BLANK=LOG0, všetky výstupy sú ovládané GRAYSCALE PWM riadením.
DCPRG	19	I	Prepínač DC vstupných dát.  Ak DCPRG=LOG0, DC je pripojené na EEPROM. Ak DCPRG=LOG1, DC je pripojené k DC registru. DCPRG tiež riadi EEPROM zapisovanie, keď VPRG = V (PRG).
GND	22	G	Zem
GSCLK	18	I	Referenčné hodiny pre Grayscale PWM riadenie
IREF	20	I	Referenčný prúd
OUT0	28	O	Konštantný výstupný prúd
OUT1	1	O	Konštantný výstupný prúd
OUT2	2	O	Konštantný výstupný prúd
OUT3	3	O	Konštantný výstupný prúd
OUT4	4	O	Konštantný výstupný prúd
OUT5	5	O	Konštantný výstupný prúd
OUT6	6	O	Konštantný výstupný prúd
OUT7	7	O	Konštantný výstupný prúd
OUT8	8	O	Konštantný výstupný prúd
OUT9	9	O	Konštantný výstupný prúd
OUT10	10	O	Konštantný výstupný prúd
OUT11	11	O	Konštantný výstupný prúd
OUT12	12	O	Konštantný výstupný prúd
OUT13	13	O	Konštantný výstupný prúd
OUT14	14	O	Konštantný výstupný prúd
OUT15	15	O	Konštantný výstupný prúd
SCLK	25	I	Hodiny pre seriálové dátové rozhranie
SIN	26	I	Vstup sériového dátového rozhrania
SOUT	17	O	Výstup sériového dátového rozhrania
VCC	21	I	Napájacie napätie
VPRG	27	I	Multifunkčný vstup. Ak VPRG=GND, zariadenie je v GS móde. Ak VPRG=VCC, zariadenie je v DC mode.
XERR	16	O	Výstup chýb. XERR je 0 ak je LOD alebo TEF.
XLAT	24	I	Je určený na zápis do registrov ak XLAT=LOG1

Výstup s otvoreným kolektorom XERR je používany na odoslanie informácie o chybe, TEF a LOD. Pri žiadnej poruche je výstup XERR vypnutý, a napätie na ňom sa blíži k napätiu VCC na externom pullup rezistore. Ak obvod TLC5940 deteguje chybu TEF alebo LOD, vnútorný tranzistor sa zopne a napätie na XERR sa blíži k hodnote GND. XERR redukuje počet signálov potrebných na odoslanie informácií o chybe.

Ak obvod deteguje zvýšenie teploty na výstupe, vyvolanú skratom, na vstup vnútorného tranzistora príde napätie H približne VCC a na výstupe je nízka úroveň, logická 0. Pri ustálení teploty na prahovú teplotu je TEF na nízkej úrovni a XERR pin je v stave vysokej impedancie, na výstupe H. Ak obvod deteguje odpojenie LED alebo poškodenú LED, výstupná hodnota na XERR je blízka GND.

Typické oneskorenie medzi dvoma výstupmi obvodu TLC5940 je 20ns. Maximálne oneskorenie medzi všetkými výstupmi je 300ns. Oneskorenie funguje pri zapnutí a vypnutí každého kanála. Oneskorenie zabraňuje veľkým špičkám na kondenzátoroch keď zopne výstup.

Ak je na vstupe BLANK nastavená logická 1 (HIGH), všetky kanály sú deaktivované, bez ohľadu na logické operácie vykonávané v zariadení. Ak nastavíme BLANK na logickú 0 (LOW), všetky kanály pracujú normálne.

Maximálny výstupný prúd na všetkých kanáloch je nastavený jediným rezistorom R_(IREF), pripojený medzi pin IREF a GND. Maximálny výstupný prúd na kanál je počítaný vzorcom:

kde I_MAX je požadovaný maximálny prúd, V_(IREF) je referenčné napätie s hodnotou 1,24 V na referenčnom rezistore R_(IREF). Maximálny prúd z výstupného kanálu je teda ekvivalentný prúdu I_REF pretekajúcemu cez rezistor vynásobený faktorom 31,5.

Zo vzorca (1) vypočítame veľkosť referenčného rezistora nasledovne:

Výstupný prúd je nutné nastaviť v rozsahu 5 až 120 mA. Výstupný prúd môže byť nestabilný ak I_MAX je menšie ako 5mA. Výstupný prúd 5 mA vieme dosiahnuť aj keď nastavíme I_REF = 5mA a viac a využitím DOT korekcie popísanej nižšie. Závislosť výstupného napätia od referenčného rezistora znázorňuje aký veľký konštantný prúd môže tiecť z výstupného kanála nastavením rezistora medzi I_REF pinom a zemou GND. Stratový výkon musí byť pod hodnotou dovoleného výkonu na zaistenie správneho chodu operácií. Vzorec na výpočet stratového výkonu je:

kde V_CC je napájacie napätie, I_CC je napájací prúd, V_OUT je výstupné napätie, I_MAX je maximálny výstupný prúd, DC_n je naprogramovaná korekčná hodnota (0 až 63), n je poradie výstupu, d_PWM je pracovný cyklus (duty cycle) definovaný vstupom BLANK alebo hodnotou PWM v registri grayscale a N je počet výstupných LED.

DOT korekcia sa používa na nastavenie jasu odchýlky LED pripojených k výstupom. Každý kanál je možné naprogramovať pomocou 6 bitov (64 krokov), kde 64 je 100% maximálneho prúdu I_MAX. Výstupný prúd na jednotlivých výstupoch sa potom riadi rovnicou: 

kde I_MAX je maximálna hodnota výstupného prúd, DC_n je naprogramovaná korekčná hodnota (0 až 63) kde n je poradie výstupu.

Ak je vstup VPRG nastavená na hodnotu napájacieho napätia VCC, obvod TLC5940 je prepnutý do režimu DOT korekcie. Celková veľkosť vstupného registra je 96 bitov, 6 bitov na jeden výstup. Pokiaľ je na vstup XLAT privedená logická 0 (LOW), dáta ostávajú vo vstupnom registri. Ak je na vstup XLAT privedená logická 1 (HIGH) dáta sa zapíšu do DC registra.

Preklad z Datasheetu: Peter Kovačik
Datasheet TLC5940 : Stiahnuť tu

Zapojenie TLC5940 s ARDUINO:

ZDROJ:www.tronixstuff.com