DLPC3436與DLPC3426顯示控制器：高效設計與應用全解析

在當今的顯示技術領域，DLPC3436 和 DLPC3426 顯示控制器憑借其出色的性能和廣泛的應用場景，成為眾多電子工程師關注的焦點。本文將深入剖析這兩款控制器的特性、應用、規(guī)格等關鍵信息，為工程師們在設計相關產品時提供有價值的參考。

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一、器件概述

1.1 產品定位

DLPC3436 和 DLPC3426 是專為 DLP230NP 或 DLP230NPSE 0.23 1080p 數字微鏡器件 (DMD) 設計的顯示控制器，它們是 DLP 芯片組的重要組成部分，能為 DMD 的可靠運行提供有力支持。

1.2 器件兼容性

1.3 封裝信息

兩款控制器均采用 NFBGA (176) 封裝，封裝尺寸標稱值為 7.00mm x 7.00mm。

二、特性亮點

2.1 輸入與分辨率支持

適用于 DLP230NP 或 DLP230NPSE DMD，支持高達 1080p 的輸入分辨率，輸入幀速率在 1080p 分辨率時可達 60Hz，最高可支持 240Hz，還具備低功耗 DMD 接口，這在移動設備等對功耗敏感的應用場景中具有顯著優(yōu)勢。

2.2 像素數據處理能力

• 圖像處理算法：集成了 IntelliBright? 圖像處理算法套件，其中包括內容自適應照明控制 (CAIC) 和局部亮度增強 (LABB)。CAIC 能夠根據圖像內容自適應調整亮度并降低功耗，LABB 則可針對圖像較暗區(qū)域進行亮度增強，提升整體視覺效果。
• 其他處理功能：具備 1D 梯形校正和色彩坐標調整功能，可對圖像進行幾何和色彩校正；支持 4:2:2 至 4:4:4 色度插值，提高圖像色彩的準確性。

2.3 接口特性

• 輸入接口：24 位輸入像素接口支持并行接口協(xié)議，像素時鐘高達 155MHz，且提供多個輸入像素數據格式選項，方便與各種數據源進行連接。
• 其他接口：支持外部閃存，在斷電時可自動停止 DMD 工作；具備嵌入式幀存儲器 (eDRAM)，通過 I2C 進行器件控制，支持可編程啟動界面和 LED 電流控制，還能與 DLPA2000、DLPA2005、DLPA3000 或 DLPA3005 PMIC 和 LED 驅動器配合使用。

三、應用領域

DLPC3436 和 DLPC3426 顯示控制器的應用領域十分廣泛，涵蓋了多個熱門的消費電子和工業(yè)領域：

• 便攜顯示：如移動投影儀、移動智能電視、平板電腦等，其低功耗和高分辨率支持特性能夠滿足這些設備對顯示效果和續(xù)航的要求。
• 新興顯示：增強現實眼鏡、智能家居顯示等新興領域，為用戶帶來更加沉浸式和智能化的顯示體驗。
• 小型投影：Pico 投影儀等小型投影設備，利用其小尺寸和高性能的特點，實現了在有限空間內的清晰投影。

四、引腳配置與功能

4.1 引腳分類與功能概述

控制器的引腳涵蓋了測試引腳、輸入輸出引腳、時鐘引腳、電源引腳等多個類型，每個引腳都有其特定的功能和作用。例如，HWTEST_EN 為制造測試使能信號，正常工作時需連接到地；PARKZ 用于 DMD 快速停車控制，在即將斷電時可快速停車以保護 DMD。

4.2 關鍵引腳功能詳解

• 輸入輸出引腳：如并行端口輸入引腳，包括像素時鐘 PCLK、并行數據屏蔽 PDM_CVS_TE 等，不同的引腳組合實現了圖像數據的輸入和控制。
• 時鐘和電源引腳：PLL_REFCLKI 為參考時鐘晶體輸入引腳，VDD 為核心 1.1V 電源引腳，這些引腳對于控制器的穩(wěn)定運行至關重要。

五、規(guī)格參數

5.1 絕對最大額定值

在使用控制器時，必須嚴格遵循其絕對最大額定值，以避免對器件造成永久性損壞。例如，V(VDD) 的范圍為 -0.3V 至 1.21V，超出此范圍可能導致控制器無法正常工作。

5.2 ESD 額定值

該控制器的 ESD 額定值為人體模型 (HBM) +2000V，帶電設備模型 (CDM) ±500V，在設計和使用過程中，需要采取適當的靜電防護措施，以確保器件的可靠性。

5.3 推薦工作條件

為了保證控制器的正常性能和可靠性，推薦工作條件如下：核心電源 V(VDD) 為 1.045V 至 1.155V，所有 1.8V I/O 電源 V(vCC18) 為 1.64V 至 1.96V 等。在實際設計中，應盡量使器件工作在推薦條件范圍內。

5.4 熱信息

了解控制器的熱信息對于散熱設計至關重要。例如，其結到空氣的熱阻在 0m/s 強制氣流時為 30.3°C/W，隨著氣流速度的增加，熱阻會相應降低。在設計散熱方案時，需要綜合考慮這些因素。

六、詳細描述

6.1 功能概述

DLPC34x6 控制器為 DLP230NP/NPSE DMD 提供了優(yōu)化的接口和數據/圖像處理功能，適用于小尺寸和功率受限的顯示應用。它需要與應用處理器配合使用，以實現與 DLP Pico 顯示子系統(tǒng)的接口。

6.2 輸入源要求

• 幀速率和分辨率：支持多種輸入源的幀速率和分辨率，如并行接口支持 2D-qHD、2D-1080p 和 3D-qHD 等不同類型的圖像，幀速率范圍從 50Hz 到 240Hz 不等。
• 數據傳輸格式：PDATA(23:0) 總線上的數據格式始終為 RGB888，即使使用其他圖像格式或 FPD-Link 作為輸入，也會在 FPGA 中轉換為 RGB888 并行視頻后再傳輸給控制器。

6.3 關鍵特性描述

• SPI 閃存：控制器需要外部 SPI 串行閃存存儲器來存儲固件，支持最大 128Mb 的閃存，使用單 SPI 接口，遵循行業(yè)標準 SPI 閃存協(xié)議。在選擇閃存時，需要考慮其容量、速度和兼容性等因素。
• I2C 接口：兩個 $I^{2} C$ 接口端口均支持 100kHz 波特率，在系統(tǒng)設計中，需要注意與其他設備的通信速度匹配問題。
• CAIC 和 LABB 算法：CAIC 算法可根據圖像內容自適應調整亮度和功耗，LABB 算法則能增強圖像局部亮度，提升整體視覺效果。在實際應用中，可以根據具體需求調整這些算法的參數。
• 3D 眼鏡操作：支持 3D 眼鏡同步，可通過紅外傳輸或 DLP Link? 技術實現。在使用 DLP Link 技術時，建議使用紅色脈沖，以提高同步效果。

6.4 器件功能模式

控制器具有 ON 和 OFF 兩種功能模式，由 PROJ_ON (GPIO_08) 引腳控制。當該引腳置高時，控制器啟動并可向 DMD 發(fā)送數據；置低時，控制器關閉并消耗最小功率。

6.5 編程

控制器包含 Arm? Cortex?-M3 處理器，需要將 TI 提供的固件圖像閃存到 SPI 閃存存儲器中。用戶可以通過 I2C 接口命令修改軟件行為，具體命令可參考軟件用戶指南。

七、應用與實現

7.1 應用信息

DLPC34x6 控制器與 DLP230NP/NPSE DMD 配合使用，可提供可靠的顯示解決方案，適用于多種數據和視頻顯示應用。不同的應用場景主要取決于系統(tǒng)的光學架構和輸入數據的格式。

7.2 典型應用 - Pico 投影儀

• 設計要求：Pico 投影儀由 DLP230NP/NPSE DMD、DLPC34x6 控制器、FPGA 和 DLPAxxxx PMIC/LED 驅動器組成。除了這些核心芯片，還需要閃存來存儲軟件和固件。照明光源通常采用紅、綠、藍三色 LED，可采用單獨封裝或多色集成封裝以減小尺寸。
• 設計流程：連接各組件時，可參考 DLPC3436 和 DLPC3426 產品頁面的參考設計原理圖和電路板布局。光學引擎通常由專業(yè)制造商提供，包含 LED 封裝和安裝好的 DMD。
• 應用曲線：隨著 LED 電流的增加，投影儀的亮度會非線性增加。在設計時，需要根據實際需求選擇合適的 LED 電流，以達到最佳的亮度和功耗平衡。

八、電源供應建議

8.1 PLL 設計考慮

VDD_PLLD 和 VDD_PLLM 可由與核心 VDD 相同的穩(wěn)壓器提供，但為了減少交流噪聲，建議在 PLL 電源布局中使用濾波器，如兩個串聯鐵氧體磁珠和兩個并聯電容器。

8.2 系統(tǒng)電源上下電順序

雖然控制器對電源供應順序沒有嚴格要求，但為了確保系統(tǒng)正常運行，建議在 VDD 核心電源供電時，保持所有控制器 I/O 電源的供應。在正常停車和快速停車操作時，需要遵循相應的電源時序要求，以保護 DMD 和控制器。

8.3 上電初始化序列

需要外部電源監(jiān)控器在電源上電序列中將 RESETZ 驅動為低電平，直到所有控制器電壓達到指定的最低電壓水平、PARKZ 變高且輸入時鐘穩(wěn)定。在 RESETZ 置高后，控制器將進行上電初始化例程，完成后 HOST_IRQ 信號將變低，表示初始化完成。

8.4 DMD 快速停車控制

PARKZ 是一個早期預警信號，當電源即將下降到規(guī)格以下時，必須提前至少 32μs 通知控制器。在正常操作中，PARKZ 必須在 RESETZ 釋放之前置高?？焖偻＼嚥僮鲀H適用于電源即將丟失且主機處理器無法控制的情況，因為它可能會影響 DMD 的使用壽命。

8.5 熱插拔 I/O 使用

控制器在所有主機接口信號上提供故障安全 I/O，即使在沒有 I/O 電源的情況下，也能允許外部驅動輸入信號。但在設計時，需要注意 I/O 電源和核心電源的關系，避免 $I^{2} C$ 總線通信故障。

8.6 最大信號過渡時間

為了避免輸入緩沖器振蕩，建議所有輸入信號的 20% 至 80% 上升或下降時間不超過 10ns，但 PARKZ 輸入信號有額外的小數字濾波器，可忽略長達 150ns 的較慢上升或下降時間引起的輸入緩沖器過渡。

九、布局建議

9.1 布局指南

• PLL 電源布局：為了確保內部 PLL 的性能，需要對 VDD_PLLx 電源和 VSS_PLLx 接地引腳進行隔離，使用鐵氧體磁珠和電容器組成的濾波器，且盡量縮短電源和接地跡線的長度。
• 參考時鐘布局：控制器需要外部參考時鐘，可使用晶體或振蕩器提供。在使用晶體時，需要根據晶體負載電容和雜散電容計算外部負載電容的值，并建議在晶體周圍設置接地隔離環(huán)。
• 未使用引腳處理：為了避免浮動 CMOS 輸入引腳產生潛在的損壞電流，建議將未使用的輸入引腳通過上拉或下拉電阻連接到相應的電源或地。對于具有內部上拉或下拉電阻的引腳，除非特別推薦，否則無需添加外部電阻。
• DMD 控制和 SubLVDS 信號：在設計 DMD 信號的 PCB 互連時，需要遵循最大引腳到引腳路由長度和長度匹配要求，同時注意信號的類型、阻抗和終止方式。

9.2 布局示例

文檔中提供了布局建議的示例圖，可作為實際設計的參考。在實際設計中，需要根據具體的應用場景和要求進行適當的調整。

十、器件與文檔支持

10.1 器件支持

包括器件命名規(guī)則、標記定義和視頻時序參數定義等信息，工程師在使用時需要仔細了解這些內容，以確保正確選擇和使用器件。

10.2 文檔支持

提供了相關芯片組的文檔鏈接，方便工程師快速獲取所需的技術資料。

10.3 相關鏈接

列出了技術文檔、支持和社區(qū)資源、工具和軟件以及訂購鏈接等，為工程師提供了全面的支持。

10.4 文檔更新通知

可在 ti.com 上注冊接收文檔更新通知，及時了解產品的最新信息。

10.5 支持資源

TI E2E? 中文支持論壇是工程師獲取快速解答和設計幫助的重要渠道。

10.6 商標和靜電放電警告

提醒工程師注意相關商標信息和靜電放電對集成電路的潛在損壞，在使用過程中需要采取適當的防護措施。

10.7 術語表

提供了術語、首字母縮略詞和定義的解釋，有助于工程師更好地理解文檔內容。

總結

DLPC3436 和 DLPC3426 顯示控制器以其豐富的特性、廣泛的應用場景和詳細的設計指南，為電子工程師提供了一個強大的顯示解決方案。在設計過程中，工程師需要充分了解這些控制器的各項參數和特性，結合具體的應用需求，進行合理的設計和布局，以確保產品的性能和可靠性。同時，要密切關注文檔的更新和技術支持資源，及時解決設計中遇到的問題。希望本文能為工程師們在使用 DLPC3436 和 DLPC3426 顯示控制器時提供有益的參考。