STP16CP05：低电压16位恒流LED灌电流驱动器的详细解析

在LED面板显示的硬件设计领域，一款性能出色的驱动器至关重要。STP16CP05作为一款低电压、低电流功率的16位移位寄存器，专为LED面板显示而设计，下面我们就来详细了解一下它。

文件下载：stp16cp05.pdf

一、产品概述

STP16CP05是一款单片式、低电压、低电流功率的16位移位寄存器，适用于LED面板显示。它具备以下显著特点：

1. 低电压供电：可低至3V，支持16个恒流输出通道。
2. 输出电流可调：通过外部电阻就能轻松调节输出电流。
3. 数据传输方式：采用串行数据输入/并行数据输出模式，还能由3.3V微控制器驱动。
4. 输出电流范围：输出电流在5 - 100mA之间。
5. 高时钟频率：最大时钟频率可达30MHz。
6. ESD保护：具备2kV HBM和200V MM的静电放电保护能力。

二、引脚连接与描述

引脚连接图


引脚描述

Pin n°	Symbol	Name and function
1	GND	接地端
2	SDI	串行数据输入端
3	CLK	时钟输入端
4	LE/DM1	锁存输入端
5 - 20	OUT 0 - 15	输出端
21	OE/DM2	输出使能输入端（低电平有效）
22	SDO	串行数据输出端
23	R - EXT	用于恒流编程的外部电阻输入端
24	VDD	电源电压端

这里需要注意的是，暴露焊盘应与金属焊盘进行电气连接，该金属焊盘可以是电气隔离的，也可以接地。

三、电气参数

1. 绝对最大额定值

对器件施加超过“绝对最大额定值”表中所列的额定值，可能会对器件造成永久性损坏。这些仅为应力额定值，并不意味着器件可以在这些条件或本规格书工作部分所示的任何其他条件下工作。长时间暴露在绝对最大额定值条件下可能会影响器件的可靠性。	Symbol	Parameter	Value	Unit
VpD	电源电压	0 - 7	V
Vo	输出电压	- 0.5 - 20	V
lo	输出电流	100	mA
Vi	输入电压	- 0.4 to Vpp	V
IGND	GND端电流	1600	mA
fCLK	时钟频率	50	MHz
TJ	结温范围	- 40 to + 170	C

2. 热数据

Symbol	Parameter	Value	Unit
T OPR	工作温度范围	- 40 to + 125	°C
T STG	存储温度范围	- 55 to + 150	°C
R thJA	热阻（结 - 环境）	不同封装有所不同，如SO - 24为42.7 °C/W等	°C/W

3. 推荐工作条件

在设计电路时，遵循推荐工作条件能让器件发挥最佳性能。	Symbol	Parameter	Test conditions	Min.	Typ.	Max.	Unit
VDD	电源电压		3.0		5.5	V
VO	输出电压				20	V
IO	输出电流（OUTn）		3		100	mA
IOH	输出电流（SERIAL - OUT）		+ 1			mA
IOL	输出电流（SERIAL - OUT）		- 1			mA
VIH	输入电压高电平		0.7 VDD		VDD	V
VIL	输入电压低电平		- 0.3		0.3 VDD	V
twLAT	LE/DM1脉冲宽度		6			ns
twCLK	CLK脉冲宽度		8			ns
twEN	OE/DM2脉冲宽度		100			ns
tSETUP(D)	数据建立时间		5			ns
tHOLD(D)	数据保持时间		3			ns
tSETUP(L)	锁存建立时间		18			ns
fCLK	时钟频率（级联操作）	VDD = 5 V			30	MHz

需要注意的是，如果器件进行级联连接，可能无法实现最大数据传输，在设计时要仔细考虑时序问题。

四、电气特性

1. 静态电气特性

在 (V{D D}=3.3 ~V) 到5V，(T{A}=25^{circ} C) （除非另有说明）的条件下，有如下特性：	Symbol	Parameter	Test conditions	Min.	Typ.	Max.	Unit
VIH	输入电压高电平		0.7 VDD		VDD	V
VIL	输入电压低电平		GND		0.3 VDD	V
lOH	输出泄漏电流	VOH = 20V			1	A
VOL	输出电压（serial - OUT）	loL = 1mA			0.4	V
VOH	输出电压（serial - OUT）	loH = - 1 mA	VDD - 0.4V			V
lOL1	输出电流	Vo = 0.3 V, Rext = 4.2 k	4.25	5	5.75	mA
lOL2	输出电流	Vo = 0.3 V, Rext = 1 kΩ	19	20	21	mA
lOL3	输出电流	Vo = 1.3 V, Rext = 200	96	100	104	mA
AloL1	输出电流误差（位间）	Vo = 0.3 V, Rext = 4.2 kΩ		± 5	± 8	%
AloL2	输出电流误差（位间）	Vo = 0.3 V, Rext = 1kΩ		± 1.5	± 3	%
AloL3	输出电流误差（位间）	Vo = 1.3 V, Rext = 200		± 1.2	± 3	%
RSIN(up)	上拉电阻		150	300	600	kΩ
RsIN(down)	下拉电阻		100	200	400	kΩ
IDD(OFF1)	电源电流（关断）	Rext = 1 kΩ, OUT 0 to 15 = OFF		4		mA
IDD(OFF2)	电源电流（关断）	Rext = 250 Ω, OUT 0 to 15 = OFF		11.2		mA
IDD(ON1)	电源电流（导通）	Rext = 1kΩ, OUT 0 to 15 = ON		4.5		mA
DD(ON2)	电源电流（导通）	Rext = 250 Ω, OUT 0 to 15 = ON		11.7		mA
Thermal	热保护			170		C

2. 开关特性

在 (V{D D}=5 ~V) ，(T{A}=25^{circ} C) （除非另有说明）的条件下，介绍了各种信号的传播延迟时间、上升时间和下降时间等参数。例如：	Symbol	Parameter	Test conditions	Min.	Typ.	Max.	Unit
t PLH1	传播延迟时间（CLK - OUTn）	V DD = 3.3 V等	45			ns
t PLH2	传播延迟时间（LE/DM1 - OUTn）	V DD = 3.3 V等		48	77	ns
t PLH3	传播延迟时间（OE/DM2 - OUTn）	V DD = 3.3 V等		75	128	ns
t PLH	传播延迟时间（CLK - SDO）	V DD = 3.3 V等		19	28	ns
t PHL1	传播延迟时间（CLK - OUTn）	V DD = 3.3 V等		15	23	ns
tON	输出上升时间（10 - 90%电压波形）	VDD = 3.3 V等		35	68	ns
toFF	输出下降时间（90 - 10%电压波形）	VDD = 3.3 V等		10.5	15	ns
tr	CLK上升时间				5000	ns
tf	CLK下降时间				5000	ns

这里要提醒大家，为了实现高的级联数据传输，要仔细考虑CLK的上升和下降时间。

五、等效电路与框图

等效电路

文档给出了OE/DM2、LE/DM1、CLK、SDI、SDO等引脚的等效电路，这些等效电路有助于我们理解引脚的电气特性和信号传输方式。

框图

 从框图中我们可以清晰地看到器件的内部结构和信号流向，对整体的工作原理有更直观的认识。

六、时序图与真值表

真值表

CLOCK	LE/DM1	OE/DM2	SERIAL - IN	OUT0 ............. OUT7 ................ OUT15	SDO
H	L	Dn	Dn ..... Dn - 7 ..... Dn - 15	Dn - 15
L	L	Dn + 1	No change	Dn - 14
H	L	Dn + 2	Dn + 2 ..... Dn - 5 ..... Dn - 13	Dn - 13
X	L	Dn + 3	Dn + 2 ..... Dn - 5 ..... Dn - 13	Dn - 13
X	H	Dn + 3	OFF	Dn - 13

这里要注意，当Dn = H时，OUTn = ON；当Dn = L时，OUTn = OFF。

时序图

 通过时序图，我们可以更清楚地了解各个信号之间的时序关系，在设计电路时要严格按照时序要求来操作，否则可能会出现数据传输错误等问题。

七、典型特性

输出电流与外部电阻关系

R - EXT (Ω)	Output current (mA)
7370	3
4270	5
2056	10
1006	20
382	50
251	80
200	100

从这些数据中我们可以看出，通过改变外部电阻的阻值，可以方便地调节输出电流大小。在实际设计中，大家可以根据需要选择合适的外部电阻。

其他典型特性曲线

文档还给出了输出电流与电流误差、ISET与压降电压等关系的典型特性曲线，这些曲线能帮助我们更好地了解器件在不同工作条件下的性能表现。

八、测试电路

给出了直流特性、交流特性、典型应用原理图以及输出电流开启和关闭设置的测试电路。这些测试电路对于验证器件的性能和调试电路非常有帮助，大家在实际应用中可以参考这些电路进行测试。

九、封装信息

STP16CP05提供了QSOP - 24、SO - 24、TSSOP24、TSSOP24暴露焊盘等多种封装形式，每种封装都有详细的机械数据和外形尺寸图。同时，还介绍了不同封装的编带和卷盘的机械数据。在选择封装时，要综合考虑电路板的空间、散热要求等因素。

十、器件总结

Order code	Package	Packing
STP16CP05MTR	SO - 24	1000 parts per reel
STP16CP05TTR	TSSOP24	2500 parts per reel
STP16CP05XTTR	TSSOP24 exposed pad	2500 parts per reel
STP16CP05PTR	QSOP - 24	2500 parts per reel

大家可以根据自己的需求选择合适的订购代码和封装形式。

综上所述，STP16CP05是一款功能强大、性能优良的LED驱动器，在LED面板显示领域有着广泛的应用前景。在实际设计中，电子工程师们要充分了解其各项参数和特性，合理选择封装和外部元件，严格按照时序要求进行设计，这样才能让器件发挥出最佳性能。大家在使用过程中遇到什么问题，欢迎一起交流探讨。