亮度线性变化自行调节的led扫描阵列驱动芯片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及LED产品领域技术，尤其是指一种亮度线性变化自行调节的LED 扫描阵列驱动芯片。
【背景技术】
[0002] 在家用电器为代表的消费类电子产品、工业控制、汽车电子、医疗器械等诸多领域 的人机交互平台广泛应用着LED阵列。
[0003] 有的应用，LED阵列的所有LED是一种颜色，LED用于显示文字、图像传达机器运行 状态、调节应用参数等信息；有的LED阵列应用包含红、绿、兰3中LED，同时应用LED阵列 驱动芯片调节这三种颜色LED的亮度，形成千变万化任意可调的颜色，这种应用LED阵列驱 动的是RGBLED;还有些LED阵列应用中，同时包含RGBLED和普通LED。
[0004] 在这些应用系统中，LED阵列通常作为LED阵列驱动芯片（以下简称驱动芯片）的 负载点亮或熄灭。系统MCU通过串行通信协议（串行通信一般使用I2C、SPI通信等。）把 LED阵列的控制信息写入驱动芯片中，驱动芯片再根据MCU发来到指令控制LED阵列的亮灭 和电流大小状态。
[0005] 如图1所示，LED阵列包含多个LED，每个LED需要控制的3个基本参数是电流值、 点亮状态、熄灭状态。具体应用中常常需要控制LED的亮度线性变小，一直至熄灭或者由熄 灭状态亮度线性变大，一直至一定亮度并保持这个亮度。人的眼睛看到的效果是LED由比 较亮的状态慢慢变暗，最后熄灭或者由熄灭状态慢慢变亮。LED亮灭转换没有突兀的感觉， 呈现一种柔和的亮度变化。
[0006] 这种LED亮度的线性变化是通过不断的改变LED的电流大小来实现的。LED阵列通 常是采用扫描的方式实现的，如经典驱动方式，驱动芯片N个10 口可以驱动（N/2)2个LED。 交互连接方式可以驱动N(N-l)个LED。以4个I0 口为例子，图2为LED阵列经典连接方 式图，图3为LED阵列交互连接方式图。
[0007] 以图3的LED阵列交互连接方式为例，1号~12号12个LED，每个LED的亮度都是 不同的，同时要求每个LED都要线性调节亮度，以1、2号LED为例描述所需解决的问题。如 图3所示，LED的亮度和通过LED的电流不是线性关系，所以LED亮度线性变化的时候，通 过LED的电流是非线性变化的。如图3，T1和T8时间段1号和2号LED亮度和电流都是 不同的，T2,T3和T6,T7时间段线性调节亮度，非线性调节电流。目前解决上述问题的方法 是：MCU通过I2C、SPI等通信方式，不断的改写驱动芯片中的电流控制寄存器或PWM寄存器 改变LED的电流，从而控制LED的亮度变化，这样会占用MCU写驱动芯片寄存器的很多的时 间资源。 【实用新型内容】
[0008] 有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种亮度线 性变化自行调节的LED扫描阵列驱动芯片，不需要MCU不断地写驱动芯片内部寄存器，调节 LED平均电流达到亮度线性变亮或变暗。驱动芯片内部设计的LED电流非线性自动调节电 路，使LED阵列中的每个LED单独可控制电流非线性变化。大大地节省了MCU写驱动芯片 寄存器的时间资源。
[0009] 为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：
[0010] -种亮度线性变化自行调节的LED扫描阵列驱动芯片，包括
[0011] I2C串行通信端口：是由引脚SCL，SDA构成，I2C串行通信端口连接控制寄存器，可 以读/与控制寄存器；
[0012] 控制寄存器：包含
[0013] (1)亮灭控制寄存器：每个LED都设置有亮灭控制寄存器，控制相应位置LED的亮 灭；
[0014] (2 )PWM寄存器：每个LED都设置有PWM寄存器，控制相应位置LED的电流占空比；
[0015] (3)电流非线性自动调节选择寄存器：每个LED都设置有电流非线性自动调节选 择寄存器，控制相应位置LED选择哪一组电流非线性自动调节；
[0016] (4)软件中断寄存器：I2C串行通信端口可取该软件中断寄存器查询哪一组电流 非线性自动控制结束；
[0017] (5)同步时钟控制寄存器：控制其引脚的3种状态，a，高阻状态；b，输出状态：输出 一定频率的方波信号，其它芯片输入该方波信号，使其它芯片的LED电流非线性自动控制 与该芯片同步；c、输入状态：输入一个方波信号，用作该芯片驱动LED电流非线性自动控 制的时钟信号；
[0018] 同步时钟控制电路：连接该控制寄存器，控制同步时钟控制寄存器引脚的3种状 态，输入状态、输出状态、高阻状态；
[0019] LED电流非线性自动控制电路：连接于同步时钟控制电路、控制寄存器，以多个阶 梯LED电流非线性自动调节电流比例；在PWM寄存器调节LED电流占空比的同时，该LED电 流非线性自动控制电路调节LED的DC电流，实现LED平均电流的自动调节，同时不影响 PWM调节平均电流的功能；
[0020] LED扫描时序电路、电流源电路、开漏输出电路：该电流源电路连接该LED电流非 线性自动控制电路，LED扫描时序电路连接于LED电流非线性自动控制电路，该开漏输出 电路连接于该LED扫描时序控制电路。
[0021 ] 作为一种优选方案，所述开漏输出电路的输出引脚为开漏输出，芯片外部接一个 上拉电阻，当任何一组LED电流非线性自动控制电路控制结束时，该输出引脚拉底，输出低 电平。
[0022] 作为一种优选方案，控制寄存器进一步包括状态查询寄存器，MCU读取该状态查询 寄存器，可查询任何一组LED电流非线性自动控制的当前电流状态。
[0023] 本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术 方案可知，由于LED扫描阵列驱动芯片增加了LED电流非线性自动控制电路，在现有的PWM 寄存器调节LED电流占空比的同时，该LED电流非线性自动控制电路配合电流非线性自动 调节选择寄存器调节LED的DC电流，实现LED平均电流的自动调节，同时不影响PWM调节 平均电流的功能；不需要MCU不断地写驱动芯片内部寄存器，调节LED平均电流达到亮度 线性变亮或变暗，此外，驱动芯片内部设计的LED电流非线性自动调节电路，使LED阵列中 的每个LED单独可控制电流非线性变化，大大地节省了MCU写驱动芯片寄存器的时间资源。 [0024] 为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对 本实用新型进行详细说明。
【附图说明】
[0025] 图1是传统LED阵列应用系统图；
[0026] 图2是LED阵列经典连接方式图；
[0027] 图3是LED阵列交互连接方式图；
[0028] 图4是LED亮度变化和电流变化示意图；
[0029] 图5是本实用新型之实施例的LED阵列经典连接方式的扫描时序图；
[0030] 图6是本实用新型之实施例的系统结构图；
[0031] 图7是本实用新型之实施例的LED电流非线性自动调节电流比例示意图。
[0032] 附图标识说明：
[0033] 10、I2C串行通信端口 20、控制寄存器
[0034] 30、同步时钟控制电路 40、电流非线性自动控制电路
[0035] 50、LED扫描时序控制电路 60、电流源电路
[0036] 70、开漏输出电路。
【具体实施方式】
[0037] 请参照图4至图7所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，是一种 亮度线性变化自行调节的LED扫描阵列驱动芯片，能够调节Tl，T8时间段每个LED亮度不 同，每个LED可以单独控制起亮度线性变暗或变亮，且大大地节省了MCU写驱动芯片寄存器 的时间资源。
[0038] 本实用新型描述的是LED阵列驱动芯片，驱动芯片通过扫描的方式驱动LED阵列。 该阵列驱动芯片的系统包含如下技术：
[0039] PWM控制：驱动芯片中为每颗LED设置PWM寄存器，可单独控制每个LED电流的占 空比，PWM寄存器控制LED的平均电流。
[0040] DC电流控制：该驱动芯片中设置有若干组LED电流非线性自动控制电路40,MCU 可通过I2C等通信方式设置每一组电流非线性自动控制电路40的相关参数。同时，可以设 置每个LED的DC电流与任何一组LED电流非线性控制电路所控制的电流同步，或者设置DC 电流值为不变的常量。每组LED电流非线性自动控制电路40的相关参数包括：逐渐变亮的 时间T1 ;最亮时间T2 ;逐渐变暗时间T3 ;完全暗时间T4 ;开始时间T_START;结束时间T_ END;循环次数Ν;
[0041] 硬件中断输出：该驱动芯片设置有一个硬件中断输出引脚INTB，INTB引脚为开 漏输出，芯片外部接一个上拉电阻。其作用是，当任何一组LED电流非线性自动控制电路40 控制结束时，INTB引脚拉底，输出低电平。
[0042] 软件中断寄存器：每一组LED电流非线性自动控制电路40都具有一个软件中断寄 存器R_INTx，当该组LED电流非线性自动控制结束时，R_INTx变为1，MCU通过串行通信协 议读取中断寄存器，可以知道是哪一组LED电流非线性自动控制结束，读之后中断寄存器 的内容自动清零。
[0043] 同步功能：该驱动芯片设置有一个同步时钟信号输入输出引脚SYN，同步时钟信 号的频率为32. 768Khz。该信号用于使不同颗驱动芯片的LED电流非线性自动控制时序同 步。驱动芯片内部设有2位同步时钟控制寄存器SYNC，SYNC=00或11，SYN引脚为高阻状 态；SYNC=01，SYN输出32. 768Khz方波信号，其它芯片输入该方波信号，使其它芯片的LED 电流非线性自动控制与该芯片同步；SYNC=10,SYN输入一个方波信号，用作该芯片驱动LED 电流非线性自动控制的时钟信号。
[0044] 状态查询寄存器：该驱动芯片中设置有状态查询寄存器，