Texas Instruments LP5813 4 × 3矩陣RGB LED驅(qū)動(dòng)器是一款同步升壓RGB驅(qū)動(dòng)器，具有自主動(dòng)畫引擎控制功能。該器件非常適合用于支持輸入電壓范圍為0.5V至5.5V的電池供電應(yīng)用，具有超低正常工作電流，LED照明時(shí)為0.4mA（典型值）。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments LP5813 4 × 3矩陣RGB LED驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

集成的同步升壓轉(zhuǎn)換器可保持出色的效率，并能在寬工作電壓范圍內(nèi)保持LED的亮度穩(wěn)定。輸出電壓可針對(duì)3V至5.5V（0.1V步進(jìn)）的不同LED正向電壓進(jìn)行選擇。升壓轉(zhuǎn)換器可為系統(tǒng)中的LED驅(qū)動(dòng)負(fù)載和其他負(fù)載供電。如果升壓轉(zhuǎn)換器需要旁路，VOUT 將用作LED驅(qū)動(dòng)模塊的電源輸入。

采用的是時(shí)間交叉多路復(fù)用 (TCM) 結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使用四個(gè)輸出引腳單獨(dú)控制12個(gè)LED點(diǎn)。高側(cè)掃描開關(guān)和低側(cè)電流槽包含在一個(gè)輸出中。對(duì)于空間受限的系統(tǒng)，最大限度地減小了整體解決方案尺寸。

自主動(dòng)畫引擎可顯著降低控制器的實(shí)時(shí)負(fù)載。每個(gè)LED均可通過(guò)相關(guān)寄存器進(jìn)行配置，以實(shí)現(xiàn)生動(dòng)而有趣的燈光效果。Texas Instruments LP5813可生成6MHz時(shí)鐘信號(hào)并同步多個(gè)器件之間的燈光效果。

特性

• 工作電壓范圍
  • 輸入電壓 (V IN ) 范圍：0.5V至5.5V
  • 啟動(dòng)時(shí)的最小輸入電壓：1.8V
  • 邏輯引腳兼容1.8V、3.3V和5V
• 高效同步升壓轉(zhuǎn)換器
  • 輸出電壓 (V OUT ) 范圍：3V至5.5V
  • 140mΩ (HS)/60mΩ (LS) MOSFET
  • 1.6A谷值開關(guān)電流限制
  • VIN =4.2V、VOUT =5.0V、 IOUT =300mA時(shí)的效率達(dá)95%
  • VIN > VOUT 設(shè)置時(shí)的直通模式
  • 關(guān)斷期間輸入和輸出之間真正斷開
• 時(shí)間交叉多路復(fù)用 (TCM) 拓?fù)?
  • 驅(qū)動(dòng)多達(dá)12個(gè)LED或4個(gè)RGB LED
  • 多路復(fù)用比：?、?、?、1
  • 支持直接、TCM和混合驅(qū)動(dòng)模式
• 四個(gè)高精度恒定電流阱
  • 每灌電流：0.1mA至51mA
  • 器件間誤差：±5%（最大值）
  • 通道間誤差：±5%（最大值）
  • 25.5mA時(shí)的超低凈空電壓為110mV（典型值）；51mA時(shí)為210mV（典型值）。
  • 可為每個(gè)LED配置PWM相移
• 超低功耗
  • 關(guān)機(jī)狀態(tài)：當(dāng)EN=低電平時(shí)，ISD =0.1μA（典型值）
  • 待機(jī)狀態(tài)：當(dāng)EN=高電平且CHIP_EN=0（保留數(shù)據(jù)）時(shí)，I~STB~ =26μA（典型值）。
  • 工作狀態(tài)：當(dāng)LED電流=25.5mA時(shí)，INOR =0.45mA（典型值）。
• 模擬調(diào)光（電流增益控制）
  • 全局1位最大電流 (MC)：25.5mA或51mA
  • 獨(dú)立的8位點(diǎn)電流 (DC) 設(shè)置
• PWM調(diào)光，無(wú)可聞噪聲，24kHz
  • 獨(dú)立的8位PWM調(diào)光分辨率
  • 線性或指數(shù)調(diào)光曲線
• 自主動(dòng)畫引擎控制
• 單個(gè)LED點(diǎn)開路/短路檢測(cè)
• 集成除影功能
• 1MHz（最大）I^2^C 接口
• 工作溫度范圍：-40°C至85°C

功能框圖

LP5813同步升壓4×3矩陣RGB LED驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

LP5813是德州儀器(TI)推出的一款高集成度同步升壓4×3矩陣RGB LED驅(qū)動(dòng)器，具有自主動(dòng)畫引擎控制功能。該器件特別適合電池供電的便攜式設(shè)備，主要特點(diǎn)包括：

• ?超寬輸入電壓范圍?：0.5V至5.5V（啟動(dòng)最低1.8V）
• ?高效率同步升壓轉(zhuǎn)換器?：最高95%效率（VIN=4.2V，VOUT=5V時(shí)）
• ?時(shí)間交叉復(fù)用(TCM)拓?fù)?/strong>?：可驅(qū)動(dòng)多達(dá)12個(gè)LED或4個(gè)RGB LED
• ?超低功耗?：待機(jī)電流僅26μA，工作電流0.45mA（LED電流25.5mA時(shí)）
• ?多種調(diào)光方式?：支持模擬調(diào)光和PWM調(diào)光（最高24kHz無(wú)音頻噪聲頻率）
• ?自主動(dòng)畫引擎?：減輕主控器實(shí)時(shí)負(fù)載
• ?多重保護(hù)功能?：LED開路/短路檢測(cè)、熱關(guān)斷等

二、關(guān)鍵特性與技術(shù)參數(shù)

1. 電氣特性

• ?輸入電壓范圍?：0.5V-5.5V（啟動(dòng)需1.8V）
• ?升壓輸出范圍?：3V-5.5V可調(diào)（0.1V步進(jìn)）
• ?LED驅(qū)動(dòng)能力?：
  • 每通道0.1mA至51mA可調(diào)
  • 器件間誤差±5%，通道間誤差±5%
• ?調(diào)光特性?：
  • 模擬調(diào)光：全局1位最大電流(25.5/51mA) + 每通道8位點(diǎn)電流控制
  • PWM調(diào)光：8位分辨率，可選線性/指數(shù)調(diào)光曲線

2. 保護(hù)機(jī)制

• ?LED保護(hù)?：開路檢測(cè)(70-110mV@25.5mA)和短路檢測(cè)(可編程0.35-0.65×VOUT)
• ?系統(tǒng)保護(hù)?：輸出過(guò)壓保護(hù)(5.7V)、輸入欠壓鎖定(1.8V上升/0.4V下降)
• ?熱保護(hù)?：LED驅(qū)動(dòng)部分150°C關(guān)斷，升壓部分155°C關(guān)斷

三、核心技術(shù)創(chuàng)新

1. 時(shí)間交叉復(fù)用(TCM)架構(gòu)

采用4輸出引腳控制12個(gè)LED點(diǎn)，通過(guò)?復(fù)用比率實(shí)現(xiàn)高效驅(qū)動(dòng)。每個(gè)OUTx引腳包含：

• 高端掃描開關(guān)（PMOS，RDS(on) 1-1.4Ω@3V）
• 低端電流接收器（110mV典型壓降@25.5mA）

完整顯示幀包含4個(gè)子周期，每個(gè)子周期含調(diào)光期和消隱期（1-2μs可調(diào)）。

2. 先進(jìn)調(diào)光控制

• ?PWM相位對(duì)齊?：支持正向、中間、反向三種對(duì)齊方式
• ?智能調(diào)光曲線?：指數(shù)曲線更符合人眼感知特性
• ?多器件同步?：通過(guò)SYNC引腳可實(shí)現(xiàn)多個(gè)器件動(dòng)畫同步

3. 自主動(dòng)畫引擎

每個(gè)LED配有獨(dú)立動(dòng)畫引擎，包含：

• 3個(gè)動(dòng)畫引擎單元(AEU)：每個(gè)含5個(gè)PWM值和4個(gè)時(shí)間值
• 2個(gè)動(dòng)畫暫停單元(APU)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜淡入淡出效果
  支持單次/循環(huán)/無(wú)限循環(huán)播放模式

四、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 4顆RGB LED驅(qū)動(dòng)方案

?設(shè)計(jì)參數(shù)?：

• 輸入電壓：3.6V（單節(jié)鋰電）
• 升壓輸出：5V
• LED配置：直接驅(qū)動(dòng)模式（led_mode=0h）
• 電流設(shè)置：
  • 紅LED：51mA（max_current=1, DC=255）
  • 綠/藍(lán)LED：40.8mA（DC=204）

?關(guān)鍵元件選型?：

• 電感：1μH（推薦LPS3015-102ML）
• 輸入電容：10μF陶瓷+100μF電解
• 輸出電容：22μF X7R陶瓷

2. 布局指南

• ?升壓部分?：
  • 輸入電容盡量靠近VIN和GND引腳
  • SW節(jié)點(diǎn)走線盡量短（<5mm）
• ?LED驅(qū)動(dòng)?：
  • OUTx走線寬度≥0.3mm
  • 避免平行走線以減少串?dāng)_
• ?散熱設(shè)計(jì)?：
  • DSBGA封裝需在底部添加散熱過(guò)孔（推薦0.3mm直徑）
  • WSON封裝可利用裸露焊盤散熱

五、行業(yè)應(yīng)用方案

1. TWS耳機(jī)充電倉(cāng)

• ?方案優(yōu)勢(shì)?：
  • 0.5V低電壓?jiǎn)?dòng)，適應(yīng)深度放電電池
  • 多區(qū)RGB電量指示
  • <1μA關(guān)機(jī)電流

2. 智能手表

• ?技術(shù)亮點(diǎn)?：
  • 6MHz同步時(shí)鐘保證多設(shè)備動(dòng)畫一致
  • 指數(shù)調(diào)光曲線實(shí)現(xiàn)平滑亮度過(guò)渡
  • 3mm×3mm小封裝節(jié)省空間

3. VR控制器

• ?特殊需求滿足?：
  • 24kHz PWM避免可聽噪聲
  • 相位錯(cuò)位調(diào)光降低輸入紋波
  • 自主動(dòng)畫減輕主機(jī)MCU負(fù)擔(dān)

六、設(shè)計(jì)資源推薦

1. ?開發(fā)工具?：
   • LP5813EVM評(píng)估模塊
   • WEBENCH? LED Designer在線設(shè)計(jì)工具
2. ?參考設(shè)計(jì)?：
   • TIDA-060011：藍(lán)牙耳機(jī)RGB指示方案
   • TIDA-050042：智能手表多區(qū)背光驅(qū)動(dòng)
3. ?仿真模型?：
   • PSpice行為級(jí)模型
   • IBIS I/O緩沖器模型