采用电源管理芯片的RGB LED彩灯驱动控制方法设计

LED是一种性能优良的显示器件，具有寿命长、节电、高亮度、多种发光颜色、响应速度快和驱动电压低等优点，在节省能源的同时还可以通过pWM器件调节LED发光强度，依据RGB三原色混光原理调出多种颜色，再通过MCU智能控制实现多种显示效果。现正大量应用于城市亮化、建筑景观照明、舞台灯光设计等领域。

本设计方法采用恩智浦半导体(NXp)的电源管理芯片、微控制器、I2C器件、LED驱动器件，为LED灯光系统设计供应全套的方法设计。

重要芯片：pCA9633/34/35：NXpI2总线RGB/RGBALED闪烁/混光芯片;TEA152x：NXp电源芯片;LpC92x：NXp900系列MCU;p82B96/pCA9600：NXpI2C总线驱动芯片。

重要应用：

1.点光源：应用LED彩色屏显示原理，将其像素放大，降低整体造价成本，每个模块为一个彩色像素点。应用环境：酒吧、KTV、舞台、商场、展厅，作为音乐旋律显示，背景墙装饰、幕墙广告等。

2.LED彩虹管：每条灯管由多个彩色像素点(RGB)组成，每个单色像素点可出现256个灰度级的变化。应用环境：立交桥、河道护栏、建筑外墙等不同场所的装饰照明。

系统硬件设计：

LED彩灯控制系统重要包含驱动模块、控制模块、LED电源三部分。

1.驱动模块设计

如何实现让LED模块呈现不同的颜色，重要依靠人的视觉间歇惰性原理，利用对R、G、B三原色的LED的占空比实现颜色的混合。本设计方法的LED颜色显示重要依靠NXp公司的I2C接口LED闪烁/混光驱动芯片pCA9633(pCA9633-4位pWM输出，pCA9634-8位pWM输出，pCA9635-16位pWM输出)输出256灰度级的颜色来实现彩色显示。控制器只要传送该模块的RGB颜色的灰度值即可实现颜色显示。

pCA9633是I2C总线控制的可编程pWM输出的四位LED驱动器件，重要应用于LEDRGB/RGBA(Red/Green/Blue/Amber)混光，重要性能指标如下：

1.4路LED驱动，每路驱动可以通过软件编程为四种状态，分别是：开、关、可编程pWM闪烁控制输出、可编程每路灰度级别，同时支持四路整体亮度调节的pWM混光输出。

2.调光控制，pWM输出频率97kHz，每路有256个灰度级别。

3.闪烁控制，pWM可编程频率范围24Hz~10.73s，占空比可编程范围0%~99.6%。

4.可通过190Hz的pWM输出对四路pWM输出整体亮度256级调节。

5.四位输出可编程设置为推拉输出(在5V时，灌电流25mA，拉电流10mA)。

6.7个硬件地址设定引脚，同一I2C总线最大可接126片。

7.每片pCA9633有四个可编程软件地址：一个全部响应地址和三个子地址。

8.内置25MHz晶振和上电复位电路，也可通过I2C总线实现软件复位。

9.SDA/SCL内置噪声滤波器，支持1MHz的I2C快速模式。

10.支持热插入，低待机电流，支持电压范围：2.3~5.5V。

下图为驱动单元的设计，其中红绿蓝3色LED的数量可以是多个的，根据自己的设计要求可以选择并联或串联的方式，再按照LED的连接方式及电压/电流等要求选择适合的开关管即可，少量的LED也可用pCA9633直接驱动，具体参数见pCA9633资料。驱动模块通过pCA9633的A6~A0管脚设定访问地址，接到控制模块输出的I2C总线上就可正常工作，每条I2C总线可接126块调光驱动模块。