Texas Instruments LP5891/LP5891-Q1 48x16 LED矩阵驱动器是一款高度集成的共阴极LED矩阵驱动器，具有48个恒定电流源和16个扫描FET。该器件采用高速上升沿传输接口，支持较高的器件数菊花链，同时最大限度地降低电磁干扰 (EMI)，并具有40MHz至160MHz的内部GCLK速率范围。LP5891/LP5891-Q1可在运行期间进行LED开路/弱短路/短路检测和清除。 Texas Instruments LP5891-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100标准。

数据手册：

*附件：LP5891数据手册.pdf

*附件：LP5891-Q1数据手册.pdf

特性

• 单独的VCC 和VR/G/B 电源
  • VCC 电压范围：2.5V至5.5V
  • VR/G/B 电压范围：2.5V至5.5V
• 48个电流源通道，从0.2mA至20mA
  • 通道间精度：±0.5%（典型值），±2%（最大值）；器件间精度：±0.5%（典型值），±2%（最大值）
  • 低拐点电压（最大值0.26V，当IOUT = 5mA时）
  • 3位（8步）全局亮度控制
  • 8位（256级）颜色亮度控制
  • 最大16位（65536步）PWM灰度控制
• 16个扫描线路开关，具有190mΩ RDS(ON)
• 超低功耗
  • 独立VCC 可低至2.5V
  • 最低ICC 可低至3.6mA，50MHz GCLK
  • 智能省电模式，ICC 可低至0.9mA
• 内置SRAM支持1~64路多路复用
  • 单个器件，支持48×16 LED或16×16 RGB像素
  • 双器件可堆叠，支持96×32 LED或32×32 RGB像素
  • 三个器件可堆叠，支持144×48 LED或48×48 RGB像素
  • 四个器件可堆叠，支持192×64 LED或64×64 RGB像素
• 高速、低EMI连续时钟系列接口 (CCSI)
  • 仅三根线：SCLK / SIN / SOUT
  • 外部50MHz（最大值）SCLK，具有上升沿传输机制
  • 内部倍频器，支持高频GCLK
• 优化了LED矩阵显示器的性能
  • 上方和下方重影清除
  • 低灰度增强
  • LED开路、短路弱、短路检测和移除
• LP5891MRRFR支持-55°C至大约125°C环境工作温度范围

功能框图

LP5891 LED矩阵驱动器技术解析与应用指南

一、产品概述

LP5891是德州仪器(TI)推出的一款高度集成的共阴极LED矩阵驱动器，具有48个恒流源和16个扫描FET。该器件专为微型/微型LED矩阵产品、游戏键盘RGB LED背光、音频调音台等应用设计，支持全彩LED显示控制。

‌核心特性‌：

• ‌电源灵活性‌：分离的VCC和VR/G/B电源供电，VCC范围2.5-5.5V，VR/G/B范围2.5-5.5V
• ‌精密电流控制‌：48路0.2-20mA恒流输出，通道间精度±0.5%(典型值)，器件间精度±0.5%(典型值)
• ‌扫描能力‌：支持1-64路复用，单器件可驱动48×16 LED或16×16 RGB像素
• ‌低功耗设计‌：智能省电模式下ICC最低至0.9mA
• ‌高速接口‌：连续时钟串行接口(CCSI)，支持最高50MHz SCLK和内部160MHz GCLK
• ‌先进显示优化‌：上下鬼影消除、低灰度增强、LED开路/短路检测与消除

二、关键功能解析

2.1 独立与堆叠模式

LP5891支持两种工作模式：

• ‌独立模式‌：单器件驱动16×16 RGB矩阵
• ‌堆叠模式‌：最多4器件级联，支持最大64×64 RGB矩阵

堆叠模式下通过MOD_SIZE寄存器(FC2 bit45-43)配置不同矩阵尺寸，支持多种扫描顺序组合，满足不同PCB布局需求。

2.2 电流控制机制

1. ‌ 全局亮度控制(BC) ‌：3位寄存器，8级全局电流调节
2. ‌ 色彩亮度控制(CC) ‌：每组R/G/B独立8位(256级)调节

典型应用中，红色LED通常需要最大电流，建议将CC_R设为255，再根据LED特性调整CC_G/CC_B。

2.3 动态频谱PWM(DS-PWM)算法

创新性显示技术实现：

• ‌高刷新率‌：支持3840Hz以上刷新率
• ‌16位灰度控制‌：65,536级灰度分辨率
• ‌低灰度优化‌：通过LG_STEP_R/G/B(FC1)消除低灰度不均匀
• ‌子周期分配‌：可配置16-128个子周期，平衡刷新率与灰度表现

三、保护与诊断功能

3.1 LED故障检测

‌双重检测机制‌：

1. ‌ 开路检测(LOD) ‌：比较OUTn电压与LODVTH_R/G/B阈值
2. ‌ 短路/弱短路检测(LSD) ‌：通过LSDVTH_R/G/B阈值检测

检测结果存储在专用寄存器(FC16-FC21)，可通过CCSI接口读取。

3.2 毛虫效应消除

‌创新性解决方案‌：

• ‌开路毛虫‌：通过LOD_RM_EN(FC0 bit15)启用消除电路
• ‌短路毛虫‌：配置LSD_RM(FC3 bit38-35)调整消除强度
• ‌智能处理‌：最多可同时处理3行故障LED

3.3 其他保护功能

• 热关断(TSD)：170°C触发，155°C恢复
• IREF电阻短路保护：VREF<0.19V时关闭所有输出
• 欠压锁定(UVLO)：VCC<2.0V时进入保护状态

四、典型应用设计

4.1 系统架构示例

以240×180像素模块为例：

• ‌器件数量‌：96个LP5891
• ‌矩阵划分‌：48个32×32子矩阵
• ‌数据量‌：每帧184.32Kb(120Hz帧率)
• ‌最小SCLK频率‌：27.65MHz

4.2 关键参数计算

1. ‌GCLK频率‌：
   • 目标：16位PWM，3840Hz刷新率
   • 计算得：71.3MHz(实际配置83.1MHz)
2. ‌线路切换时间‌：
   • 目标：1.5μs → 125 GCLK
   • 配置：LINE_SWT=0011b(120 GCLK)
3. ‌消隐时间分配‌：
   • 总消隐：86,100 GCLK
   • 分段分配：每段增加89 GCLK(SEG_LENGTH=601)
   • 子周期分配：BLK_ADJ=20 GCLK

4.3 布局建议

1. ‌电源布线‌：
   • VR/VCC共用电源轨，VG/VB共用另一轨
   • 去耦电容就近放置，建议0.1μF陶瓷电容
2. ‌信号完整性‌：
   • 扫描线居中布局，对称走线
   • 通道走线尽量短直，减少电感
3. ‌散热设计‌：
   • 热焊盘充分连接GND平面
   • 建议使用多个热过孔连接散热层

五、寄存器配置指南

关键寄存器配置示例：

寄存器	值(HEX)	功能描述
FC0	1000583F0107	使能预放电，设置扫描线数
FC1	2AE00094A631	配置线段长度和低灰度增强
FC2	0800000F0666	设置预放电电压和去耦等级
FC3	003B54A9FF00	配置BC/CC值和检测阈值

六、应用注意事项

1. ‌未使用引脚处理‌：
   • 未用通道：输出零数据
   • 未用扫描线：分配到器件最后几行
2. ‌热管理‌：
   • 监测LDO温度(持续大电流时)
   • 环境温度不超过125°C
3. ‌ESD防护‌：
   • 操作时佩戴防静电手环
   • 遵循JEDEC JS-001/002规范