解析LED全彩顯示屏驅動IC的原理

　　在LED全彩顯示屏的工作當中，的作用是接收符合協議規定的顯示數據（來自接收卡或者視頻處理器等信息源），在內部生產PWM與電流時間變化，輸出與亮度灰度刷新等相關的PWM電流來點亮LED。驅動IC和邏輯IC以及MOS開關組成的周邊IC，共同作用于LED顯示屏的顯示功能并決定其呈現的顯示效果。

　　LED可分為通用芯片和專用芯片兩種。

　　所謂的通用芯片，其芯片本身并非專門為LED而設計，而是一些具有LED顯示屏部分邏輯功能的邏輯芯片（如串2并移位寄存器）。

　　而專用芯片是指按照LED發光特性而設計專門用于LED顯示屏的驅動芯片。LED是電流特性器件，即在飽和導通的前提下，其亮度隨著電流的變化而變化，而不是靠調節其兩端的電壓而變化。因此專用芯片一個的特點就是提供恒流源。恒流源可以保證LED的穩定驅動，消除LED的閃爍現象，是LED顯示屏顯示高品質畫面的前提。有些專用芯片還針對不同行業的要求增加了一些特殊的功能，如具備LED錯誤偵測、電流增益控制和電流校正等。

　　驅動IC的演進：

　　上個世紀90年代，LED顯示屏應用以單雙色為主，采用的是恒壓驅動IC。1997年，我國出現了首款LED顯示屏專用驅動9701，從16級灰度跨越至8192級灰度，實現了視頻的所見即所得。隨后，針對LED發光特性，恒流驅動成為全彩LED顯示屏驅動的，同時集成度更高的16通道驅動替代了8通道驅動。20世紀90年代末，日本Toshiba、美國Allegro和Ti等公司相繼推出16通道的LED恒流驅動芯片，21世紀初，中國臺系企業的驅動芯片也相繼量產和使用。如今，為了解決小間距LED顯示屏PCB布線的問題，一些驅動IC廠家又推出了高集成的48通道的LED恒流驅動芯片。

　　驅動IC的性能指標：

　　在LED顯示屏的性能指標中，刷新率和灰度等級以及圖像表現力是為重要的指標之一。這要求LED顯示屏驅動IC通道間電流的高一致性、高速的通信接口速率以及恒流響應速度。過去，刷新率、灰階以及利用率三方面是一種此消彼長的關系，要保證其中之一或其中之二的指標能夠較為優異，就要適當犧牲剩下的一直兩個指標。為此，很多LED顯示屏在實際應用中很難兩全其美，要么是刷新不夠，高速攝像器材拍攝下容易出現黑線條，要么是灰度不夠，色彩明暗亮度不一致。隨著驅動IC廠商技術的進步，目前已經在三高問題上有所突破，已經能夠解決好這些問題。

　　在LED全彩顯示屏的應用中，為了保證用戶長時間用眼的舒適度，低亮高灰成為考驗驅動IC性能的一個尤為主要的標準。

　　驅動IC的趨勢：

　　1、節能：

　　作為綠色能源，節能是LED顯示屏永恒的追求，也是考量驅動IC性能的一個重要標準。驅動IC的節能主要包括兩個方面，一是有效降低恒流拐點電壓，進而將傳統的5V電源降低至3.8V以下操作；二是通過優化IC算法和設計降低驅動IC操作電壓與操作電流。目前已經有廠家推出了具有0.2V低轉折電壓，提升達15%以上的LED利用率的恒流驅動IC，使用較常規產品低16%的供電電壓減少發熱量，讓LED顯示屏能效大為提升。

　　2、集成化：

　　隨著LED顯示屏像素間距的迅速下降，單位面積上要貼裝的封裝器件以幾何倍數增長，大大增加模組驅動面的元器件密度。以P1.9小間距LED為例，15掃的160*90模組需要180個恒流驅動IC，45個行管，2個138。如此多的器件，讓PCB可用的布線空間變得極為擁擠，加大了的難度。同時，如此擁擠元器件的排列，極易造成焊接不良等問題，同時也降低了模組的可靠性。驅動IC更少的用量，PCB更大的布線面積，來自應用端的需求倒逼驅動IC必須走上了高集成的技術路線。

　　目前，行業主流的驅動IC供應商都先后推出了高集成度的48通道LED恒流驅動IC，將大規模的外圍電路集成到驅動IC的晶圓中，可減少應用端PCB設計的復雜程度，也避免了各廠家工程師設計能力或者設計差異所產生的問題。