LED驱动芯片FZH33，应用开发相关数据技术手册

  特性描述

        FZH33 （深圳市方中禾科技）是具有内控同步功能的三通道 LED 固定 18mA 恒流驱动 IC，信号输入断开后实现同步固定七 彩花样变化，可防止芯片损坏导致的后续级联芯片不工作。适合制作全内控灯条，无需控制器。芯片 内部集成有 MCU 固化程序和单线数字接口、数据锁存器、LED 恒流驱动等电路。VDD 引脚内部集成 5V 稳压 管，外围器件少。适用于护栏管、点光源等 LED 装饰类产品。本产品性能优良，质量可靠。

功能特点

        Ø 采用功率 CMOS 工艺

        Ø OUT 输出端口耐压 24V 

        Ø VDD 内置 5V 稳压管，串接电阻后电压支持 6～24V

        Ø 固定恒流输出 18mA 

        Ø PWM 辉度控制电路，256 级辉度可调

        Ø 精确的电流输出值

                （通道与通道）最大误差：±3% 

                （芯片与芯片）最大误差：±5% 

        Ø 单线串行级联接口

        Ø 振荡方式：内置 RC 振荡并根据数据线上信号进行时钟同步，在接收完本单元的数据后能自 动 将后续数据再生并通过数据输出端发送至下级,信号不随级联变远而出现失真或衰减

        Ø 内置上电复位电路，上电复位后所有寄存器初始化为零

        Ø 外控模式数据传输速率 800KHz 

        Ø 内控模式数据传输速率 500KHz 

        Ø 内控模式芯片发送数据 2048 点

        Ø 封装形式：SOT23-6

内部结构框图

管脚排列

管脚功能

输入输出等效电路

        集成电路系静电敏感器件，在干燥季节或者干燥环境使用容易产生大量静电，静电放电可能会损坏集成电 路，建议采取一切适当的集成电路预防处理措施，不正当的操作和焊接，可能会造成 ESD 损坏或者 性能下 降，芯片无法正常工作。

极限参数

（1）以上表中这些等级，芯片在长时间使用条件下，可能造成器件永久性伤害，降低器件的可靠性。我们不建议在其 它任何条件下，芯片超过这些极限参数工作；

（2）所有电压值均相对于系统地测试。

推荐工作条件

电气特性

开关特性

时序特性

（1）0 码或 1 码周期在 1.25μs（频率 800KHz）至 2.5μs（频率 400KHz）范围内，芯片均可正常工作，但是 0 码和 1 码 高电平时间必须符合上表中相应数值范围；

（2）不需复位时，字节之间的低电平时间不要超过 50μs，否则芯片可能复位，复位后又重新接收数据，无法实现数 据正确传送。

功能说明

        本芯片为单线通讯，采用归零码的方式发送信号。芯片上电复位后，接收 DIN 端发来的数据，接 收 完 24bit 后，DO 端口开始转发 DIN 端继续发来的数据，为下颗级联芯片提供输入数据。在转发 数据之 前，DO 端口一直为低电平。如果 DIN 端输入 Reset 复位信号，芯片 OUT 端口将根据接收到的 24bit 数据输 出相应占空比的 PWM 波形，且芯片重新等待接收新的数据，在接收完开始的 24bit 数据 后，通过 DO 端口 转发数据，芯片在没有接收到 Reset 信号前，OUTR、OUTG、OUTB 原输出保持不变。

        芯片采用自动整形转发技术，信号不会失真衰减。对于所有级联在一起的芯片，数据传输的周期 是一致的。

1、一帧完整数据结构

D1、D2、D3、D4、……、Dn 数据格式相同，D1 表示级联第 1 颗芯片的数据包，Dn 表示级联第 n 颗芯 片的数据包，每个数据包包含 24bit 数据位。Reset 表示复位信号，低电平有效。

2、Dn 的数据格式

        每个数据包包含 8×3bit 数据位，高位先发。 R[7:0]:用于设置 OUTR 输出的 PWM 占空比。全 0 码 为关断，全 1 码为占空比最大，256 级可调。 G[7:0]:用于设置 OUTG 输出的 PWM 占空比。全 0 码 为关断，全 1 码为占空比最大，256 级可调。 B[7:0]:用于设置 OUTB 输出的 PWM 占空比。全 0 码 为关断，全 1 码为占空比最大，256 级可调。

3、数据接收和转发

其中 S1 为控制器发送的数据，S2、S3、S4 为 级联 FZH33 转发的数据。

        芯片级联时数据接收和转发过程如下：控制器发送数据包 D1，芯片 1 接收第一组 24bit，此时芯 片 1 无转发；然后控制器发送数据包 D2，芯片 1 接收第二组 24bit，由于芯片 1 已经存有第

一组 24bit，因 此，芯片 1 通过 DO 把第二组 24bit 转发给芯片 2，芯片 2 接收芯片 1 转发来的数据包 D2，此时芯片 2 无转 发；然后控制器发送数据包 D3，芯片 1 又把接收到的第三组 24bit 转发给芯片 2，由于芯片 2 已经存有第 二组 24bit，因此，芯片 2 又把第三组 24bit 转发给芯片 3,芯片 3 接收到 第三组 24bit；依此类推，级联的 所有芯片将得到各自的显示数据。此时如果控制器发送一个 Reset 信号，所有芯片将会复位并把各自接 收到的 24bit 数据解码后控制 OUT 端口输出，完成一个数据刷新 周期，芯片又回到接收准备状态。Reset 低电平有效，保持低电平时间大于 200μs，芯片复位，但需 注意低电平时间不应大于 20000μs，否则 芯片有可能切换至内控模式。

应用信息

1、典型应用电路

        为防止产品在测试时带电插拔产生的瞬间高压导致芯片信号输入输出引脚损坏，应该在信号输入 及输出脚串接 100Ω保护电阻。此外，图中各芯片的 104 退耦电容不可缺少，且走线到芯片的 VDD 和 GND 脚应尽量短，以达到最佳的退耦效果，稳定芯片工作。

2、电源配置

        FZH33 可以配置为 DC6～24V 电压供电，但根据输入电压不同，应配置不同的电源电阻，电阻计算 方法：VDD 端口电流按 10mA 计算，VDD 串接电阻 R=（DC-5.5V）÷10mA（DC 为电源电压）。

        配置电阻典型值列表如下：

3、内控花样

        当芯片电源正常，且检测到 DIN 没有信号输入，或本来信号正常，之后突然丢失 300ms 左右后， 芯 片进入内控模式，进行如下循环闪烁：

注：‘0’表示通道关断，‘1’表示通道开通。

        如下图，上电后芯片 1 检测无信号输入，则进入内控模式，RGB 进行内控花样变化，同时，DO 端 口 会自动发送数据给后级芯片，实现同步显示功能。

        芯片进入内控模式后，发送数据 2048 点。

4、如何计算数据刷新速率

        数据刷新时间是根据一个系统中级联了多少像素点来计算的，一组 RGB 通常 为一个像素（或一段）， 一颗 FZH33 芯片可以控制一组 RGB。

按照正常模式计算：

        1bit 数据周期为 1.25μs（频率 800KHz）， 一个像素数据包括 R（8bit）、G（8bit）、B（8bit） 共24bit，传输时间为 1.25μs×24=30μs。如果一个系统中共有 1000 个像素点，一次刷新全部显示的时 间为 30μs×1000=30ms（忽略 Reset 信号时间），即一秒钟刷新率为：1÷30ms≈33Hz。

        以下是级联点数对应最高数据刷新率表格：

5、如何使 FZH33 工作在最佳恒流状态

         FZH33 为恒流驱动，根据恒流曲线可知，当 OUT 端口电压达到 0.8V 就会进入恒流状态。但并非电 压越高越好，电压越高，芯片的功耗就越大，发热也越严重，降低整个系统的可靠性。建议 OUT 端口 开 通时电压在 1.2～3V 之间较为合适，可以通过串接电阻的方式来降低 OUT 端口过高的电压。以下是 选用 电阻阻值的计算方式：

        系统驱动电压：DC 单个 LED 导通压降：Vled 串 联 LED 个数：n 恒流 值：Iout 恒流电压：

1.5V 电阻：R R=（DC-1.5V -Vled×n）÷ Iout 例：系统供电：DC24V，单个 LED 导通压降：2V，串联 LED 个 数：6，恒流值：18mA，根据上述公式 计算可得：R=（24V-1.5V-6V×2）÷18mA≈583Ω，只需在 OUT 端口串联 583Ω左右的电阻即可。

6、如何使用 FZH33 扩流

        FZH33 每个 OUT 端口恒定输出 18mA 电流，如果用户需要扩大驱动电流，可将 RGB 三个 OUT 端口短接 后使用，每短接一个 OUT 端口，最大恒流值将增加 18mA，将三个 OUT 端口全部短接后最大恒流值 可达 54mA。此方法需软件同时配合控制，分别写三组寄存器值，即可实现精确的电流控制和较大的驱动电流。

恒流曲线

        将 FZH33 应用到 LED 产品设计上时，通道间甚至芯片间的电流差异极小，当负载端电压发生变化 时，其输出电流的稳定性不受影响，恒流曲线如下图所示：

封装说明 SOT23-6

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审核编辑 黄宇