ETC GEM5024

Gem micro
GEM5024
semiconductor Inc.
16 位高精度恆流 LED 驅動器
產品特性
l
3.3V / 5V 電源電壓
l
3~55mA/5V 恆流輸出范圍
l
3~30mA/3.3V 恆流輸出范圍
l
可承受最大輸出電壓17V
l
±0.1% 輸出電壓變動下的電流偏移量
l
25MHz 時钟頻率
l
50ns 快速電流響應
l
僅需一組電阻來設定電流
l
Schmitt trigger輸入
l
內置電源開啟重置
l
輸出通道間的交錯時間遲滯，以降低EMI
l
-40°C to +85°C 的環境溫度操作范圍
腳位圖
封裝型號
l
l
GEM5024/GEM5024P
DS-GEM5024-REV00-KF17
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SOP24 (236mil) – GEM5024
SSOP24 (150mil) – GEM5024P
Gem micro
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GEM5024
產品說明
GEM5024 是 16 位高精度恆流 LED 驅動芯片可在 3.3 伏特和 5 伏特的電壓下工作。芯片可提
供 16 個最大承受電壓 17 伏特的漏極開路恆流輸出，並可藉由一個外接電阻來設定電流的輸出大
小。GEM5024 可提供 25MHz 時钟輸入可使 LED 得以實現寬范圍的調光。GEM5024 使用 4 線的
串行輸入介面，16 位的位移寄存器，16 位的輸出鎖存器。串行輸入介面使微控器能控制恆流輸出
—
端口藉由四個輸入(SDI, CLK, LE, and OE) 以及資料輸出(SDO). SDO 使得多個驅動器能夠串連
在一起操作。
GEM5024 特性還包括了在輸出電壓變化下的±0.1%的穩定電流輸出能力以及 50ns 的快速電
流輸出暫態響應 GEM5024 提供 24 腳位的 SOP/SSOP 封裝形式以適用於不同應用需求且可以在
-40℃到+85℃的外在環境下工作。
應用
l
l
l
l
l
l
室內及戶外 LED 顯示屏
可變資訊看板(VMS)
LED 點矩陣模塊
建築及裝飾照明
工業照明
LCD 顯示背光
典型應用圖
DS-GEM5024-REV00-KF17
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GEM5024
功能方塊圖
16 位輸出驅動器
輸出電流
調節器
16 位輸出鎖存器
16 位位移寄存器
腳位說明
Pin No.
Pin Name
Function
控制邏輯及驅動電流的接地端。
1
GND
2
SDI
輸入至位移暫存器之串行數據輸入端。
3
CLK
時钟信號之輸入端，資料位移會發生在時钟上升緣。
4
LE
5~20
OUT0 ~ OUT15
—
21
OE
數據鎖存輸入端，當LE是高電平時串行數據會被傳入至輸出栓鎖
器，當LE是低電平時，資料會被栓鎖住。
恆電流輸出端。
輸出致能輸入端:
當OE是高電平時，OUT0至OUT15會被關閉；
當OE是低電平時，即會啟動OUT0至OUT15輸出；
22
SDO
串行數據輸出端，可接至下一個驅動器。
23
REXT
連接外接電組之輸入端，此外接電阻可設定所有輸出通道之輸出電
流。
24
VDD
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3.3V/5V的電源供應端。
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GEM5024
輸入及輸出等效電路
輸入端:
—
輸出端: SDO
CLK, SDI, LE, OE
最大限定范圍 ( Ta= 25℃,Tj(max)= 150℃ )
特性
符號
范圍
單位
電源電壓
VDD
-0.3 ~ 7.0
V
輸入端電壓
VIN
-0.3 ~ VDD +0.3
V
輸出端電流
IOUT
60
mA/Channel
輸出端耐受電壓
VOUT
-0.3 ~ 17
V
接地端電流
IGND
960
mA
輸入時钟頻率
FCLK
25
MHz
功率
(On PCB, TA = 25°C)
GEM5024
熱阻值 (On PCB, TA =
25°C)
GEM5024
1.42
PD
GEM5024P
W
1.1
53.2
RTH(j-a)
GEM5024P
°C /W
70.5
IC 工作時的電壓
3.0~5.5V
V
IC 工作時的環境溫度
TOP
-40~+85
°C
IC 儲存時的環境溫度
TSTG
-55~+150
°C
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GEM5024
直流特性 ( VDD= 5.0V,Ta= 25℃ unless otherwise noted )
特性
符號
測試條件
最小值 一般值 最大值 單位
VIH
CMOS 邏輯准位
0.7 VDD
-
VDD
V
VIL
CMOS 邏輯准位
GND
-
0.3 VDD
V
ILEAK
Vo = 17 V
-
-
0.1
uA
VOH
IOH = 1.0mA
VDD-0.4
-
-
V
VOL
IOL = 1.0mA
-
-
0.4
V
電流偏移量(通道間)*1
dIOUT1
RREXT= 720Ω, VOUT = 1V
-
-
± 1.5
%
電流偏移量(芯片間)*2
dIOUT2
RREXT= 720Ω, VOUT = 1V
-
-
± 2.5
%
電流偏移量(通道間) *1
dIOUT3
RREXT= 6KΩ, VOUT = 1V
-
-
±2
%
電流偏移量(芯片間) *2
dIOUT4
RREXT= 6KΩ, VOUT = 1V
-
-
±3
%
電流偏移量 VS. 輸出電壓*3
%/VOUT
RREXT= 720Ω, VOUT = 1~3V
-
-
± 0.1
%/V
電流偏移量 VS. 電源電壓*4
%/VDD
RREXT= 720Ω, VOUT = 3~5.5V
-
-
±1
%/V
IDD1(OFF)
RREXT= Open,all output off
-
-
2.5
mA
IDD2(OFF)
RREXT= 6KΩ,all output off
-
-
3.1
mA
IDD3(OFF)
RREXT= 720Ω,all output off
-
-
6.5
mA
IDD1(On)
RREXT= 6KΩ,all output on
-
-
3.2
mA
IDD2(On)
RREXT= 720Ω,all output on
-
-
6.6
mA
輸入端電壓
輸出端漏電流
輸出電壓 (SDO)
所有輸出
“關閉”
電壓源輸出
電流*5
所有輸出
“打開”
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GEM5024
直流特性 ( VDD= 3.3V,Ta= 25℃ unless otherwise noted )
特性
符號
測試條件
最小值 一般值 最大值 單位
VIH
0.7 VDD
-
VDD
V
VIL
GND
-
0.3 VDD
V
輸入端電壓
輸出端漏電流
ILEAK
Vout = 17 V and channel off
-
-
0.1
uA
VOH
IOH = 1.0mA
VDD-0.4
-
-
V
VOL
IOL = 1.0mA
-
-
0.4
V
電流偏移量(通道間)*1
dIOUT1
Rrext = 720Ω, VOUT = 1V
-
-
± 1.5
%
電流偏移量(芯片間)*2
dIOUT2
Rrext = 720Ω, VOUT = 1V
-
-
± 2.5
%
電流偏移量(通道間) *1
dIOUT3
Rrext = 6KΩ, VOUT = 1V
-
-
±2
%
電流偏移量(芯片間) *2
dIOUT4
Rrext = 6KΩ, VOUT = 1V
-
-
±3
%
電流偏移量 VS. 輸出電壓*3
%/VOUT
Rrext = 720Ω, VOUT = 1~3V
-
-
± 0.1
%/V
電流偏移量 VS. 電源電壓*4
%/VDD
Rrext = 720Ω, VOUT = 3~5.5V
-
-
±1
%/V
IDD1(OFF)
Rrext = Open,all output off
-
-
2.0
mA
IDD2(OFF)
Rrext = 6KΩ,all output off
-
-
2.8
mA
IDD3(OFF)
Rrext = 720Ω,all output off
-
-
6.5
mA
IDD1(On)
Rrext = 6KΩ,all output on
-
-
2.9
mA
IDD2(On)
Rrext = 720Ω,all output on
-
-
6.5
mA
輸出電壓 (SDO)
所有輸出
“關閉”
電壓源輸出
電流*5
所有輸出
“打開”
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GEM5024
動態特性( VDD= 5.0V,Ta= 25℃ unless otherwise noted )
特性
符號
—
延遲時間
(‘低’ to ‘高’)
最小值 一般值 最大值
單位
OE – OUT0
tpLH1
-
25
45
ns
LE – OUT0
tpLH2
-
25
45
ns
CLK – SDO
tpLH3
-
24
44
ns
OE – OUT0
tpHL1
-
20
40
ns
LE – OUT0
tpHL2
-
20
40
ns
CLK – SDO
tpHL3
-
28
48
ns
50
-
-
ns
20
-
-
ns
20
-
-
ns
5
-
-
ns
3
-
—
延遲時間
(‘高’ to ‘低’)
測試條件
—
脈波寬度
—
OE
tW(OE)
LE
tW(LE)
CLK
tW(CLK)
VIH = VDD
VIL = GND
Rrext = 720Ω
建立時間
tsu(LE)
建立時間
tsu(D)
保持時間
th(LE)
20
-
-
ns
保持時間
th(D)
4
-
-
ns
SDO 的爬升時間
tr(D)
-
16
-
ns
SDO 的下降時間
tf(D)
-
18
-
ns
電流輸出的爬升時間
tor
-
15
-
ns
電流輸出的下降時間
tof
-
18
-
ns
電流輸出延遲時間
(OUTn – to - OUTn+8)
tod
-
16
-
ns
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VL = 5.0V
RL = 150Ω
CL = 13 pF
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ns
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GEM5024
動態特性( VDD= 3.3V,Ta= 25℃ unless otherwise noted )
特性
符號
—
延遲時間
(‘低’ to ‘高’)
最小值
一般值 最大值
單位
OE – OUT0
tpLH1
-
47
67
ns
LE – OUT0
tpLH2
-
48
68
ns
CLK – SDO
tpLH3
-
30
50
ns
OE – OUT0
tpHL1
-
30
50
ns
LE – OUT0
tpHL2
-
30
50
ns
CLK – SDO
tpHL3
-
30
50
ns
50
-
-
ns
20
-
-
ns
20
-
-
ns
-
ns
—
延遲時間
(‘高’ to ‘低’)
測試條件
—
脈波寬度
—
OE
tW(OE)
LE
tW(LE)
CLK
tW(CLK)
VIH = VDD
VIL = GND
Rrext = 720Ω
建立時間
tsu(LE)
VL = 5.0V
5
-
建立時間
tsu(D)
RL = 150Ω
3
-
20
-
-
ns
CL = 13 pF
ns
保持時間
th(LE)
保持時間
th(D)
4
-
-
ns
SDO 的爬升時間
tr(D)
-
24
-
ns
SDO 的下降時間
tf(D)
-
23.5
-
ns
電流輸出的爬升時間
tor
-
24.5
-
ns
電流輸出的下降時間
tof
-
23.5
-
ns
電流輸出延遲時間
(OUTn – to - OUTn+8)
tod
-
26
-
ns
測試電路
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時序圖
1. CLK - SDI, SDO
2. CLK - LE
3. LE – OUT0
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—
4. OE - OUT0
5. OUTn - to - OUTn+8
快速的暫態響應
—
GEM5024 支持快速的暫態響應使得 LED 顯示屏能夠達到高解析度的影像。50ns 的OE脉波
寬度可以轉換成一完整的電壓輸出波型: VL =5V, RL = 150Ω, CL = 13pF, Rrext = 720Ω
調整輸出電流:
恆流的大小是被跨接於 REXT 和地的外接電阻所決定。電流值的大小可以用以下的公式做計
算:
Iout (mA) =
18
Rrext ( KW)
Rrext 是一跨接於 REXT and GND 之間的電阻。
例如: Iout 是約 25mA 當 Rrext = 720 KΩ , 和 Iout 是約 3mA 當 Rrext = 720 KΩ。
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GEM5024
恆流輸出特性:
輸出電流幾乎不會受到輸出電壓的影響而有所變動，因此 GEM5024 在不同的 LED 順向電壓
下仍能夠提供精準的恆流輸出，下圖描述了如何設計適當的輸出電壓以達到最佳的恆流特性。
溫度特性:
當環境溫度在攝氏-40 度到攝氏 85 度之間，GEM5024 都能維持最佳的恆流特性。在溫度變
化時，對溫度不敏感的特性保證了電流輸出的精度。
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GEM5024
時序圖
GEM5024 在時钟的上升緣會將 SDI 腳位的資料傳到暫存器之中，在傳送完整的 16 位資料到
暫存器之後，鎖存 LE 會將資料傳送到鎖存暫存器之中，當 LE 是高電平時這個動作被激發，另外
—
經由 CLK 的上升緣，串行資料會被移出；當致能OE被設定到低電平時，會打開所有的輸出。
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GEM5024
輸出通道間的交錯時間遲滯
當所有的電流輸出一起致能時會導致大的流入電流，為了降低 EMI 的干擾，GEM5024 特別
在不同的兩組輸出電流之間設計了固定的延遲是時間約 16 ns，這兩組輸出分別是第一組 OUT0
and OUT7 和第二組 OUT8 到 OUT15。
封裝散熱功率
當 16 個輸出被打開時，芯片的實際消耗功率是以下的公式決定:
PD ( practical ) = V DD ´ I DD + Vout ( 0 ) ´ Iout ( 0 ) ´ Duty ( 0 ) + L + Vout ( N ) ´ Iout ( N ) ´ Duty ( N ) , where N = 1 to 15
為了在安全的條件下操作，芯片的功率消耗必須小於最大容許功率，而這功率是由環境溫度以及封
裝形式所決定，最大功率消耗的公式如下:
PD(max) =
Tj (max)(°C) - Ta (°C)
Rth( j - a )(°C/Watt )
PD(最大值)會隨著環境溫度上升而下降，因此需要根據封裝形式和環境溫度小心的設計操作
條件，下面的圖表描述了四種不同封裝在最大消耗功率和環境溫度的關系：
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