8x3-通道LED 恒流驱动芯片

DM163
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发布日期
文件名称
总页数
: A.004
: 2009/7/14
: SP-DM163-A.004.doc
: 22
8x3-通道 LED 恒流驱动芯片
DM163
DM163
8x3-通道 LED 恒流驱动芯片
芯片概述
DM163 是专为 LED 显示应用所设计的沉入式恒流驱动芯片。内建移位缓存器，数据锁
存器，恒流电路组件，以及 64 x 256 灰阶的 PWM 功能单元。8x3 输出通道的电流可由三个
外挂电阻调整，每个通道可驱动高达 60mA 的电流。通过 SELBK pin 脚的选择，灰阶调整数
据将被分为 BANK0 和 BANK1 两个单独的部分。BANK0 是 6 bits 灰阶数据，BANK1 是
8bits 灰阶数据。根据这个系统设置，BANK0 和 BANK1 可以同时被最大化使用以达到 8+6
bits 灰阶调整。另外，使用者也可以选择 6 bits 的 BANK0 或者 8 bits 的 BANK1 来进行单点
校正，另外的 bank 则用来做影像数据。
DM163 也可以用作 LED 驱动芯片的 PWM 控制器。当 VDDH 连接到 VDD，24 输出通
道输出的数字信号都可以被用来控制 LED 驱动芯片。
芯片特色
z
z
z
z
z
z
24 输出通道
8 + 6-bits PWM 灰阶控制
恒流输出：5mA 至 60mA（由三个外挂电阻设定）
最大承受电压：17V
芯片工作电压：3V － 5.5V
灰度数据的串行移位输入模式
8×3-通道 LED 恒流驱动芯片
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DM163
功能方块图
图 1：DM163 的电路原理图
如图 1，DM163 的电路图由一些基本功能单元构成。伴随着时钟讯号 DCK，灰阶数据
通过 SIN pin 脚进入芯片，通过 SELBK pin 脚选择，灰阶数据被分为两部分。当 LAT_B 是
高电平时，已经进入芯片的数据就被送到比较器里面，通过与比计数器的信号对比，灰阶数
据将决定 PWM 的控制信号，进而决定显示不同的亮度。外挂电阻 Rext 用来决定输出的电流
大小。图 2，将显示更细节的 DM163 的电路原理图
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功能方块图
图 2：DM163 细节电路原理图
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脚位图 (Top view)
QFP44
Pin No.
NAME
Pin No.
NAME
Pin No.
NAME
Pin No.
NAME
1
SIN
12
IOUT[7]
23
VSS_DR
34
VDD
2
VSS
13
IOUT[8]
24
IOUT[17]
35
SOUT
3
IOUT[0]
14
IOUT[9]
25
IOUT[18]
36
RST_B
4
IOUT[1]
15
IOUT[10]
26
IOUT[19]
37
EN_B
5
IOUT[2]
16
IOUT[11]
27
IOUT[20]
38
SELBK
6
IOUT[3]
17
IOUT[12]
28
IOUT[21]
39
GCK
7
IOUT[4]
18
IOUT[13]
29
IOUT[22]
40
LAT_B
8
IOUT[5]
19
IOUT[14]
30
IOUT[23]
41
DCK
9
IOUT[6]
20
IOUT[15]
31
VDDH[R]
42
REXT[B]
10
VSS_DR
21
IOUT[16]
32
VDDH[G]
43
REXT[G]
11
VSS_DR
22
VSS_DR
33
VDDH[B]
44
REXT[R]
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QFN40
Pin No.
NAME
Pin No.
NAME
Pin No.
NAME
Pin No.
NAME
1
REXT[R]
11
IOUT[7]
21
IOUT[17]
31
VDD
2
SIN
12
IOUT[8]
22
IOUT[18]
32
SOUT
3
VSS
13
IOUT[9]
23
IOUT[19]
33
RST_B
4
IOUT[0]
14
IOUT[10]
24
IOUT[20]
34
EN_B
5
IOUT[1]
15
IOUT[11]
25
IOUT[21]
35
SELBK
6
IOUT[2]
16
IOUT[12]
26
IOUT[22]
36
GCK
7
IOUT[3]
17
IOUT[13]
27
IOUT[23]
37
LAT_B
8
IOUT[4]
18
IOUT[14]
28
VDDH[R]
38
DCK
9
IOUT[5]
19
IOUT[15]
29
VDDH[G]
39
REXT[B]
10
IOUT[6]
20
IOUT[16]
30
VDDH[B]
40
REXT[G]
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脚位定义
PIN NAME
VDDH (R)
VDDH (G)
VDDH (B)
VDD
VSS
VSS_DR
SIN
SOUT
FUNCTION
QFP pin number QFN pin number
输出保护端
31
28
它们可单独连接，或连接到 VLED
32
29
33
30
芯片工作电源端
34
31
接地端
2
3
驱动器的接地端
10, 11, 22, 23
Thermal pad
串行数据输入端
1
2
串行数据输出端
35
32
时钟信号输入端，串行输入数据于时钟信 41
38
DCK
号的上升沿时被取样.
选择端
38
35
SELBK
高电平‘H’时,缓存器数据存入 8-bit BANK 1
低电平‘L’时，缓存器数据存入 6-bit BANK 0
锁存信号输入端。
40
37
LAT_B
当 LAT_B 由高电平‘H’变为低电平‘L’时, 移
位寄存器中的数据将被锁存
GCK
PWM 的时钟输入端.
39
36
1
外挂电阻应接于 REXT 与 GND 端间以设 44
定输出电流值.
43
40
R
EXT(R)决定 OUT0, 3, 6, 9, 12, 15,
42
39
REXT(R)
18, 21 的输入电流值
REXT(G)
REXT(G)决定 OUT1, 4, 7, 10, 13, 16,
REXT(B)
19, 22 的输入电流值
REXT(B) 决定 OUT2, 5, 8, 11, 14, 17,
20, 23 的输入电流值
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,
12, 13, 14, 15,16, 11, 12, 13, 14, 15,
IOUT0~23 沉入式电流输出端（open-drain）
17, 18, 19, 20,21, 16, 17, 18, 19, 20,
24, 25, 26, 27,28, 21, 22, 23, 24, 25,
29, 30
26, 27
使能端。
37
34
EN_B
高电平(‘H’)时，所有输出通道关闭
低电平(‘L’)时，所有输出通道打开
复位脚。
36
33
当 RST_B 是低电平时初始化 IC。pin
RST_B
脚有个内部上拉，所以不能悬空。在使用
IC 之前必须复位。否则，LED 可能出现闪
烁现象。
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最大工作范围 (Ta=25°C, Tj(max) = 140°C)
特性
符号
电源电压
输入电压
输出电流
输出电压
输入时钟频率
PWM 时钟频率
接地端电流
消耗功率
热阻值
工作温度
存放温度
VDD
VIN
IOUT
VOUT
FDCK
FGCK
IGND
PD
Rth(j-a)
Top
Tstg
最大工作范围
单位
-0.3 ~ 7.0
-0.3 ~ VDD+0.3
60
-0.3 ~ 17
20
20
1440
1.36 ( QFP44); 3.63 (QFN40) (Ta=25°C)
84.42 ( QFP44 ); 31.67 (QFN40)
-40 ~ 85
-55 ~ 150
V
V
mA
V
MHz
MHz
mA
W
℃/W
℃
℃
推荐工作参数
直流特性 (Ta = 25°C)
特性
电源电压
输出电压
输出电流
符号
条件
最小值
一般值
最大值
单位
VDD
VOUT
IO
IOH
IOL
⎯
⎯
3
V
V
⎯
⎯
⎯
⎯
⎯
⎯
5.5
17
60
2
-2
OUTn
SERIAL-OUT
SERIAL-OUT
VIH
⎯
0.8 VDD
⎯
VDD+0.2
⎯
5
输入电压
mA
V
VIL
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⎯
-0.2
⎯
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0.2 VDD
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交流特性 (VDD = 5.0 V, Ta = 25°C)
特性
符号
条件
输入时钟频率
FDCK
DCK 脉波宽度
twh / twl
tr / tf
DCK 电位爬升/下降时间
最小值
一般值
最大值
单位
Cascade operation
⎯
⎯
20
MHz
High or low level
15
⎯
⎯
ns
⎯
⎯
⎯
20
ns
PWM 时钟频率
FGCK
⎯
1
⎯
20
MHz
GCK 脉波宽度
twh / twl
High or low level
15
⎯
⎯
ns
tr / tf
⎯
⎯
⎯
20
ns
tsetup(D)
Before DCK rising edge
2
⎯
⎯
ns
GCK 电位爬升/下降时间
串行输入数据(SIN)启动时间
串行输入数据(SIN)保持时间
thold(D)
After DCK rising edge
3
⎯
⎯
ns
时钟信号(DCK) 的启动时间
tsetup(L)
Before LAT_B falling edge
3
⎯
⎯
ns
tw LAT
⎯
5
⎯
⎯
ns
锁存信号(LAT_B) 启动时间
Tsetup(G)
Before GCK rising edge
13
⎯
⎯
ns
选择端（SELBK）启动时间
Tsetup(S)
Before DCK rising edge
5
⎯
⎯
ns
选择端（SELBK）保持时间
Thold(S)
After DCK rising edge
1
⎯
⎯
ns
符号
条件
最小值
一般值
最大值
单位
输入时钟频率
FDCK
Cascade operation
⎯
⎯
20
MHz
DCK 脉波扭曲
twh / twl
High or low level
15
⎯
⎯
ns
tr / tf
⎯
⎯
⎯
20
ns
PWM 时钟频率
FGCK
Cascade operation
1
⎯
20
MHz
GCK 脉波扭曲
twh / twl
High or low level
15
⎯
⎯
ns
锁存信号(LAT)脉波宽度
交流特性 (VDD = 3.3 V, Ta = 25°C)
特性
DCK 电位爬升/下降时间
tr / tf
⎯
⎯
⎯
20
ns
复位端（RST_B）脉波扭曲
twrst_b
Low level
100
⎯
⎯
ns
串行输入数据(SIN)启动时间
tsetup(D)
Before DCK rising edge
2
⎯
⎯
ns
GCK 电位爬升/下降时间
串行输入数据(SIN)保持时间
thold(D)
After DCK rising edge
5
⎯
⎯
ns
时钟信号(DCK) 的启动时间
tsetup(L)
Before LAT_B falling edge
5
⎯
⎯
ns
tw LAT
⎯
7
⎯
⎯
ns
锁存信号(LAT_B)启动时间
Tsetup(G)
Before GCK rising edge
23
⎯
⎯
ns
选择端（SELBK）启动时间
Tsetup(S)
Before DCK rising edge
9
⎯
⎯
ns
选择端（SELBK）保持时间
Thold(S)
After DCK rising edge
1
⎯
⎯
ns
锁存信号(LAT)脉波宽度
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电气特性 (VDD = 5.0 V, Ta = 25°C 除非另有规定)
特性
符号
测试条件
最小值
一般值
最大值
输入电压-高电平（”H” Level）
VIH
⎯
0.8 VDD
⎯
VDD
输入电压-低电平（”L” Level）
VIL
⎯
GND
⎯
0.2 VDD
输出端漏电流
串行数据输出端(SOUT)电压
VOH = 17 V
⎯
⎯
± 0.1
VOL
IOL = 2 mA
⎯
⎯
0.2
VOH
IOH = -2 mA
4.8
⎯
⎯
VOUT = 1.0V
⎯
±3
±5
%
⎯
±4
± 10
%
%/V
IOL1
输出电流差异 (芯片与芯片间)
IOL3
电源端电流 1
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V
Ileak
输出电流差异 (通道与通道间)
输出电流 对 电源电压之变异率
单位
REXT = 2.6kΩ
VOUT = 1.0V
REXT = 2.6kΩ
⎯
⎯
2
IDD, analog VDD=5V, REXT = 1kΩ
⎯
42.2
43.4
IDD, digital VDD=5V, Cload=2pF,
DCK=GCK=1MHz
⎯
1
1.5
% / VDD
REXT = 3kΩ
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uA
V
mA
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交流特性 (VDD = 3.3V, Ta = 25°C 除非另有规定)
特性
符号
SOUT 电位下降时间
tor
tof
SOUT 延迟反应时间
(低电位到高电位)
tpLH
SOUT 延迟反应时间
(高电位到低电位)
tpHL
IOUT 电位爬升时间
tor
tof
SOUT 电位爬升时间
IOUT 电位下降时间
IOUT 延迟反应时间
After GCK or EN_B
(L to H / OFF to ON)
tpLH
IOUT 延迟反应时间
After GCK or EN_B
(H to L / ON to OFF)
tpHL
条件
VIH=VDD
VIL=GND
REXT=3KΩ
CL=13pF
VIH=VDD
VIL=GND
REXT=3KΩ
VLED=3.3V
RL=120Ω
CL=33pF
最小值
一般值
最大值
单位
⎯
⎯
4
5
ns
4
5
ns
⎯
24
30
ns
⎯
20
25
ns
⎯
⎯
15
18
ns
20
25
ns
⎯
35
37
ns
⎯
30
35
ns
最小值
一般值
最大值
单位
⎯
⎯
4
5
ns
4
6
ns
⎯
19
25
ns
⎯
17
23
ns
⎯
⎯
4
6
ns
15
18
ns
⎯
26
30
ns
⎯
20
25
ns
开关特性 (VDD = 5.0V, Ta = 25°C)
特性
符号
SOUT 电位下降时间
tor
tof
SOUT 延迟反应时间
(低电位到高电位)
tpLH
SOUT 延迟反应时间
(高电位到低电位)
tpHL
IOUT 电位爬升时间
tor
tof
SOUT 电位爬升时间
IOUT 电位下降时间
IOUT 延迟反应时间
After GCK or EN_B
(L to H / OFF to ON)
tpLH
IOUT 延迟反应时间
After GCK or EN_B
(H to L / ON to OFF)
tpHL
条件
VIH=VDD
VIL=GND
REXT=3KΩ
CL=13pF
VIH=VDD
VIL=GND
REXT=3KΩ
VLED=5.0V
RL=120Ω
CL=33pF
输入端电容 (Ta = 25°C)
INPUT NODE
串行数据输入端
时钟信号输入端
PWM 时钟信号端
锁存信号输入端
使能端
复位端
选择端
SYMBOL
CONDITION
MIN.
TYP.
MAX.
UNIT
CSIN
CDCK
CGCK
CLAT_B
CEN_B
CRST_B
CSELBK
⎯
⎯
3
⎯
pF
⎯
⎯
3
⎯
pF
⎯
⎯
3
⎯
pF
⎯
⎯
3
⎯
pF
⎯
⎯
3
⎯
pF
⎯
⎯
3
⎯
pF
⎯
⎯
3
⎯
pF
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交流特性测试电路
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灰度数据的串行移位输入模式（移位寄存器结构)
图 3. 灰度数据的串行移位输入模式
移位寄存器采用先进先出（FIFO）模式。第一个进入驱动器的数据是第 23 个通道的最
高位，最后一个进入驱动器的数据是第一通道的最低位。并且，SELBK 将决定数据放在哪个
BANK 里。
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DM163
时序图
图 4.当 6bits 是校正数据，8bits 是影像数据时的时序图
当 6bits 是校正数据，8bits 是影像数据时（如图 4），使用者必须按照下列顺序设定控制信号：
设定 SELBK=L (Bank 0)时，输入 6bits 的校正数据
设定 LAT_B=H 时，更新校正数据
设定 SELBK=H (Bank 1)时，输入 8bits 的影像数据
设定 LAT_B=H 时，更新影像数据。DM163 利用这 8bits 的影像数据来决定每个通道的
灰阶数
(5) 重复步骤 (3) 和 (4)
(1)
(2)
(3)
(4)
时序图
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图 5.当 6bits 和 8bits 都用来存放影像数据时候的时序图
当 6bits 和 8bits 都用来存放影像数据时(如图 5), 使用者必须按照下列顺序设定控制信号：
(1) 设定 SELBK=L (Bank 0)时，输入 6bits 的校正数据
(2) 设定 SELBK=H (Bank 1)时，输入 8bits 的影像数据
(3) 设定 LAT_B=H 时，同时更新 6bits 与 8bits 的影像数据
(4) 重复步骤(1) 至 (3)
时序图
图 6.数据传输的详细时序图
图 6 显示了数据传输的详细时序图。同步时钟信号触发器上升沿有效，锁存触发器下降
沿有效。为了完整的更新一个 6bits 与 8bits 的移位寄存器，需要 336 个时钟信号（144 个信
号给 6bits 模式，192 个信号给 8bits 模式）比如，在图 6 中，6bits bank 存放 001111，8bits
bank 存放 00001111，因此，平均输出电流的大小为(15/256) x (15/64) x Iout。
公式：I (out, avg)= (BANK 1/256) x (BANK 0/64) x Iout，计算出输入的数据与输出电流
大小的关系。见图 12，Iout 可以由 Iout =47*Vrext / Rext 公式计算出来。
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特殊现象
如图 2，DM163 里面包含一个与众不同的 PWM 计数器，如图 2 所描述的，因此它的输
出波形与传统的 PWM 计数器有明显差别。
(1) 非连续的信号产生器
DM163 产生的是非连续的 PWM 信号，如图 7 所示。它的波形分散成很多个 PWM 周期，
每个 PWM 周期又包含很多中间脉冲。在图 7 中，如果所有的中间脉冲加起来，也相当于亮
50%的亮度，这与普通的 PWM 模式结果相同。通过分散 PWM 脉冲，这种方法可以降低 LED
在低灰阶应用下的的闪烁情况。
Figure 7. An Example of Nonconsecutive PWM Signal
图 7：非连续的 PWM 信号
(2) 8+6 bits 的比较器
图 2 中显示的比较器也是 DM163 的特别设计。当比较器 “+” 端数值大于 “-” 端数值
时，比较器输出为 “H”，反之为 “L”。只有当 8bits 和 6bits 比较器都输出“H”时，输出通道
才会有电流输出。
因为这种比较器的特别设计，DM163 在两个方面具有不同于其他芯片的输出特色。第
一，只要 8 bits 或 6 bits bank 中有一个为 0，输出始终为 “OFF”；第二，当 8 bit 和 6 bit bank
中所有数据都是 “H”时，DM163 将会输出最亮的值（但不是 100%亮度）。因为这种特殊的设
计，当 8bits counter=8’bFF 或者 6bits counter=6’b3F 时，PWM 控制信号都会是 0, 而非高电
平。
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DM163
典型应用
Figure 10. Application Diagram
图 10 典型应用图
注意:
1、为了初始化 IC，RST_B 要连接到控制器。
2、VDDH_R/G/B 要分别单独链接到 Vled_R/G/B 端
3、VSS_DR 是 LEDs 的接地端. 它可以与 VSS 链接.
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DM163
典型应用 (Cont.)
图 11、共阳极 LED 的典型应用
输出电流设定 (VDD = 3.3V and 5.0V, Ta = 25°C)
图 12、外挂电阻 REXT 与输出电流 Iout 关系图
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DM163
输出电流设定 (Cont.)
Figure 13. 输出电流 Iout 与输出电压 Vout 关系图
图 12 中的曲线是大量测试结果的平均值。由于芯片与芯片间 Vrext 的差异，使用者可能
发现与图中 Iout-Vout 不同的曲线。但是，VDD=5v 和 VDD=3.3v 时的两条曲线非常接近，这
是由于 DM163 采用了负反馈电路来保持 Vrext 端趋于一个固定值，这个值与 VDD 无关。因
此，Iout-to-Rext 曲线不会因为 VDD 的变化而有太大的变化。
图 13 中是输出电流 Iout 与输出电压 Vout 关系图。当输出电压 Vout 大于转折点时，输出
电流恒定。这也意味着，只要 IC 满足这样的条件，输出电压 Vout 的变化就不会影响到输出
电流 Iout 的值。
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封装外型尺寸
QFP44
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QFN40
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DM163
这里列出的产品是设计用于普通电子产品的应用，例如电器、可视化设备、通
信产品等等。因此，建议这些产品不应该用于医疗设施、手术设备、航天器、核电
控制系统、灾难/犯罪预防设备等类似的设备。这些产品的错误使用可能直接或间接
导致威胁到人们的生命或者导致伤害或财产损失。
点晶科技将不负任何因这些产品的错误使用而导致的责任。任何人若购买了这
里所描述的任何产品，并含有上述意图或错误使用，应自负全责与赔偿。点晶科技
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意图或操作而衍生的损坏、成本、及费用。
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