用于MAX6964 LED驱动器的PWM强度控制

以下应用笔记介绍了MAX6964 LED驱动器的独特特性，以及如何在需要强度控制的应用中正确利用这些特性。应用笔记还提供了编程程序示例，展示了MAX6964主端口和单独端口的强度控制选择。LED强度控制的特性在汽车应用中特别有价值，在这些应用中，LED强度需要针对白天和夜间条件进行调节。

MAX6964为高输出电流、17端口LED驱动器，具有8位、脉宽调制（PWM）强度控制。每个单独的端口允许高达 50mA 的灌电流。通过接地引脚的最大组合总灌电流限制在 350mA。8 位 PWM 强度控制分为应用于所有端口的 4 位主控和 4 位单个端口控制。主强度控制可用于调整通用设备的LED强度，以响应环境照明条件的变化，例如白天和夜间条件下的汽车。然后，可以根据其应用需求使用单个端口控制来产生所需的强度。或者，可以使用 4 个全局控制位来同时控制所有单个端口强度。寄存器0x0E的位 D0 到 D3 可用于全局或端口 O16 强度控制。此外，主强度控制与单个强度控制可以组合在一起，以在所有端口上产生淡入淡出效果。

众所周知，如果光源打开/关闭得足够快，人眼会感知到物体持续点亮。PWM 强度控制通过改变导通时间来改变感知强度，同时将开/关频率保持在固定速率。为避免闪烁效应，PWM开/关频率通常需要高于100Hz。MAX6964的PWM强度控制由标称频率为32kHz的内部振荡器驱动。MAX6964的PWM周期持续240个时钟周期，PWM开/关频率为32000/240 = 133.33Hz。

当相应的极性位为0时，连接到MAX6964输出的LED的强度取决于主端口和单个端口控制的重叠导通时间（逻辑低电平）。

MAX6964的主强度控制由寄存器0x0F的D7–D4位决定。这四个主控位将PWM周期划分为15个时隙。对于 0001、0010、...、1101 和 1110 位模式，插槽上的主时间分别为 1/15、2/15、...、13/15 和 14/15th。

各个端口控制位（每个端口每组 4 个）位于寄存器中，0x10到0x17。端口 16 控制位位于寄存器0x0F的 D3 到 D0 处。寄存器0x0F的这些位 （D3–D0） 也用于全局控制（如果启用了该选项）。每个主时隙由 16 个内部振荡器时钟周期组成。这些时钟周期可以激活 1/16、2/16、...、15/16 和 16/16，位模式分别为 0000、0001、...、1110 和 1111。

图1显示了当极性位为0时，主导通时间为2/15（对应于位模式为0010）和单个端口的导通时间为2/16（对应于位模式为0001）的端口输出波形。有两个主导通时隙可用，它们都处于 2/16 开启状态，具体取决于单个端口的导通时间。

图1.端口的输出波形。

端口 7 到 0 和端口 15 到 8 的相位 0 极性位分别位于寄存器0x02和 0x03 中。同样，端口 7 到 0 和端口 15 到 8 的相位极性位可以在寄存器0x0A和 0x0B 中找到。端口 16 的极性由寄存器0x0F的相位 1 （D5） 和相位 0 （D4） 位指示。未启用闪烁功能时，只有相位 0 极性位相关。

图2显示了端口的输出波形，主端口位模式和单个端口位模式相同，为0010和0001，但极性位为1。比较图1和图2，可以观察到开和关时间是相反的——它们形成互补波形。最好以极性 0 对强度级别进行编程，但闪烁需要极性为 1。

图2.一个的互补波形。

MAX6964驱动的LED可通过切换BLINK输入或翻转闪烁翻转位（寄存器0x0F的D1）使LED闪烁（开和关）。闪烁使能位（寄存器0x0F的D0）必须设置为1才能激活BLINK输入和闪烁翻转位。主机控制器需要改变BLINK输入逻辑电平，或者每次闪烁事件都需要写入MAX6964。启用闪烁 （D0 = 1） 时，特定端口的 LED 极性与相位 0 或相位 1 相关，具体取决于 BLINK 输入和闪烁翻转位的独占 OR 是否等于 0 或 1。

要激活所需端口的闪烁，相应的相位 0 和 1 极性位必须不同。由于使能闪烁时PWM强度控制仍然起作用，因此不仅可以打开和关闭闪烁的LED，还可以根据正常和互补波形控制在较亮和较暗的模式之间切换强度。此外，通过分别为不同端口选择相位 0 和 1 逻辑电平，可以使它们在相反相位闪烁或根本不闪烁。例如，将端口 1 相位 0 位设置为 0，将相位 1 位设置为 1，将端口 2 相位 0 位设置为 1，将相位 1 位设置为 0，将使它们在相反的相位中闪烁。将端口的第 0 阶段和第 1 阶段位设置为 0 或 1 将使端口保持较亮或较暗的模式。

图3显示了原始波形及其互补波形之间的相位0和相位1的闪烁。相位 0 和阶段 1 的持续时间取决于主机控制器的动作，通常比单个 PWM 周期持续更长，以使闪烁事件明显。

图3.在阶段 0 和阶段 1 之间闪烁。

以下是 I 的示例2C命令序列发送到MAX6964，以在特定PWM强度水平下开启LED。

以下三个我2C 写入命令可用于以最低强度水平打开 O16 LED。我2MAX6964的C器件地址为0x49。

0x49 0x0F 0x30                  // Turn off the global bit
0x49 0x0E 0x10                  // Select 1/15th for master and 1/16th
                                // for O16
0x49 0x0F 0x00                  // Set phase 0 and 1 polarity bits of 
                                // O16 to 00

以下我2C 写入命令可用于以最低强度水平打开所有 LED。

 

0x49 0x0F 0x30                  // Turn off the global bit
0x49 0x0E 0x10                  // Select 1/15th for master and 1/16th for O16
0x49 0x0F 0x00                  // Set phase 0 and 1 polarity bits of O16 to 00
0x49 0x10 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 // Set 1/16th for all ports
0x49 0x02 0x00 0x00             // Set phase 0 polarity bits for all ports

最后两个命令利用了寄存器地址自动递增功能，该功能允许使用单个写入命令写入多个寄存器。

有时，LED需要在上电期间逐渐打开。通过将主控制从低到高设置，并在每次主设置时将单个端口控制从低更改为高，可以从低到高调整 LED 的强度。由于某些主端口和单个端口组合会产生相同或相似的强度级别，因此并非所有设置都是增加强度所必需的。在高强度水平下，必须跳过一些较低的单个端口设置（表1）。由于跳过了一些重复或相似的强度级别，因此强度级别的增加基于双循环（主强度变化为一个循环，单个端口为第二个循环）。表 1 仅显示了总共 240 种可用组合中的 59 个步骤。

 

个人	主人	强度	个人	主人	强度
X	0	0	C	4	52
0	1	1	D	4	56
1	1	2	E	4	60
2	1	3	F	4	64
3	1	4	C	5	65
4	1	5	D	5	70
5	1	6	E	5	75
6	1	7	F	5	80
7	1	8	D	6	84
8	1	9	E	6	90
9	1	10	F	6	96
一个	1	11	D	7	98
B	1	12	E	7	105
C	1	13	F	7	112
D	1	14	E	8	120
E	1	15	F	8	128
F	1	16	E	9	135
8	2	18	F	9	144
9	2	20	E	一个	150
一个	2	22	F	一个	160
B	2	24	E	B	165
C	2	26	F	B	176
D	2	28	E	D	195
E	2	30	F	D	208
F	2	32	E	E	210
一个	3	33	F	E	224
B	3	36	E	F	225
C	3	39	F	F	240
D	3	42
E	3	45
F	3	48

 

以下文本是一个伪编程代码，用于在 LoopLength x WaitTime 秒数内逐渐打开 LED。我2C例程向MAX6964寄存器发出写命令，该寄存器具有由阵列定义的特定强度。寄存器地址自动递增功能也可以容纳多次写入。

LoopLength;                             // Total number of step in the increase in 
                                        // intensity 
MasterPort(2, LoopLength);              // Array for master/port setting pairs of every 
                                        // step
StepTime;                               // Lighting duration at each intensity step
For i = 1 to LoopLength                 // Start intensity increasing loop
I2C(Write, 0x0E, MasterPort(1, i));        // Set master intensity level
I2C(Write, 0x10, MasterPort(2, i), MasterPort(2, i), ...); // Set port 
                                        // intensity 
                                        // levels
Wait(StepTime);                         // Lighting up
End                                     // End loop

LED 强度级别取决于主端口和单个端口 PWM 控制位的选择。可以通过两个不同的主端口和单个端口组合复制特定的强度级别。另一方面，某些强度级别可能不会通过任何组合产生。表 2 显示了根据主端口和单个端口 PWM 强度控制位的值提供的强度级别。强度级别是极性位为 0 时表中的数字除以 240。此表沿对角线对称，从上角到左上角，在右下角旁边结束。

 

		主端口强度
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	一个	B	C	D	E	F
单个 端口 强度	0	关闭	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
	1	关闭	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30
	2	关闭	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30	33	36	39	42	45
	3	关闭	4	8	12	16	20	24	28	32	36	40	44	48	52	56	60
	4	关闭	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75
	5	关闭	6	12	18	24	30	36	42	48	54	60	66	72	78	84	90
	6	关闭	7	14	21	28	35	42	49	56	63	70	77	84	91	98	105
	7	关闭	8	16	24	32	40	48	56	64	72	80	88	96	104	112	120
	8	关闭	9	18	27	36	45	54	63	72	81	90	99	108	117	126	135
	9	关闭	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150
	一个	关闭	11	22	33	44	55	66	77	88	99	110	121	132	143	154	165
	B	关闭	12	24	36	48	60	72	84	96	108	120	132	144	156	168	180
	C	关闭	13	26	39	52	65	78	91	104	117	130	143	156	169	182	195
	D	关闭	14	28	42	56	70	84	98	112	126	140	154	168	182	196	210
	E	关闭	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150	165	180	195	210	225
	F	关闭	16	32	48	64	80	96	112	128	144	160	176	192	208	224	240

 

在表 2 中，请注意，存在直到数字 16 的连续整数。超过16，质数丢失（即，不能通过乘以1到16和1到15来复制这些素数）。此外，还可以通过选择主端口和单个端口设置来生成许多数字/事件。表3显示了线性增加的强度水平趋势，以及其较短的版本。Short1 列表的强度级别跳过为 2/240th，Short2 列表的跳过为 4/240th。您还可以通过沿表 2 所示的对角线使用这些主端口和单个端口组合来获得 2 的幂增加趋势。或者，您可以通过从表 2 中选择最接近的组合来拟合所需的增长趋势。

 

选择 1		选择 2		强度级别 x 240
个人	主人	个人	主人	满	短1	短2
X	0	X	0	0	0	0
0	1	0	1	1
1	1	0	2	2	2
2	1	0	3	3
3	1	0	4	4	4	4
4	1	0	5	5
5	1	0	6	6	6
6	1	0	7	7
7	1	0	8	8	8	8
8	1	0	9	9
9	1	0	一个	10	10
一个	1	0	B	11
B	1	0	C	12	12	12
C	1	0	D	13
D	1	0	E	14	14
E	1	0	F	15
F	1	1	8	16	16	16
8	2	1	9	18	18
9	2	1	一个	20	20	20
6	3	2	7	21
一个	2	1	B	22	22
B	2	1	C	24	24	24
4	5	4	5	25
C	2	1	D	26	26
8	3	2	9	27
6	4	3	7	28	28	28
9	3	2	一个	30	30
7	4	3	8	32	32	32
一个	3	2	B	33	33
6	5	4	7	35
B	3	2	C	36	36	36
C	3	2	D	39	39
9	4	3	一个	40	40	40
6	6	5	7	42	42
一个	4	3	B	44	44	44
8	5	4	9	45	45
B	4	3	C	48	48	48
9	5	4	一个	50	50
C	4	3	D	52	52	52
8	6	5	9	54	54
一个	5	4	B	55
7	7	6	8	56	56	56
9	6	5	一个	60	60	60
8	7	6	9	63	63
F	4	F	4	64	64	64
C	5	4	D	65
一个	6	5	B	66	66	66
9	7	6	一个	70	70
B	6	5	C	72	72	72
E	5	4	F	75	75
一个	7	6	B	77	77	77
C	6	5	D	78	78
9	8	7	一个	80	80	80
8	9	8	9	81	81
B	7	6	C	84	84	84
一个	8	7	B	88	88	88
E	6	5	F	90	90
C	7	6	D	91	91	91
B	8	7	C	96	96	96
D	7	6	E	98	98
一个	9	8	B	99
9	一个	9	一个	100	100	100
C	8	7	D	104	104	104
E	7	6	F	105	105
B	9	8	C	108	108	108
一个	一个	9	B	110	110
D	8	7	E	112	112	112
C	9	8	D	117	117	117
E	8	7	F	120	120	120
一个	B	一个	B	121	121
D	9	8	E	126	126	126
F	8	F	8	128	128	128
C	一个	9	D	130	130
B	B	一个	C	132	132	132
E	9	8	F	135	135	135
D	一个	9	E	140	140	140
C	B	一个	D	143	143
B	C	B	C	144	144	144
E	一个	9	F	150	150	150
D	B	一个	E	154	154	154
C	C	B	D	156	156	156
F	一个	F	一个	160	160	160
E	B	一个	F	165	165	165
D	C	B	E	168	168	168
C	D	C	D	169	169	169
F	B	F	B	176	176	176
E	C	B	F	180	180	180
D	D	C	E	182	182	182
F	C	F	C	192	192	192
E	D	C	F	195	195	195
D	E	D	E	196	196	196
F	D	F	D	208	208	208
E	E	D	F	210	210	210
F	E	F	E	224	224	224
E	F	E	F	225	225	225
F	F	F	F	240	240	240

 

表 3 显示，在 240 种主端口和单个端口设置组合中，有 96 个可区分的强度级别。为了遵循所有强度级别的这种增长趋势，需要在某些步骤中向后设置主强度级别。这可以通过使用设置数组来实现，例如伪编程代码中显示的数组。

以下我2C写命令可用于闪烁MAX6964驱动的LED。我2MAX6964的C器件地址再次0x49。

0x49 0x02 0x00 0x00             // Set phase 0 polarity to all zeros to 
                                // turn LEDs on
0x49 0x0E 0xF0                  // Set master intensity to full
0x49 0x0F 0x0D                  // Set the blinking enable bit to start
0x49 0x0F 0x0F                  // Switch blinking flip bit to blink
0x49 0x0F 0x0D                  // Switch back the blinking flip bit to 
                                // blink
...
0x49 0x0F 0x0C                  // Reset the blinking enable bit to stop 
                                // blinking
0x49 0x02 0xFF 0xFF             // Set phase 0 polarity to all ones to 
                                // turn LEDs off

对于上述命令，假定所有端口的相位 1 极性位设置为 1（默认上电）。对于未设置为闪烁的端口，相位 0 和相位 1 寄存器中的极性位可以设置为相同的值。PWM 强度级别设置在闪烁期间处于活动状态。如果相位 0 或相位 1 中的极性位为 0，则设置 PWM 强度电平。否则，其互补波形将驱动LED。

总之，MAX6964 LED驱动器可以编程为在互补波形定义的一对不同强度电平之间闪烁。逐渐的强度水平变化，有时称为衰落，也可以通过适当的编程来完成。

MAX7313/MAX7314具有与MAX6964相似的LED驱动能力，所有端口均可用作带转换检测的逻辑输入。MAX6965、MAX7315和MAX7316也是同类器件，但端口数量只有一半。本应用笔记中介绍的MAX6964通用编程技术也可用于控制这些类似器件的PWM强度。

审核编辑：郭婷