TLC5940EPWord文档下载推荐.docx
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EEPROM编程电压范围
V（VPRG）
-0.3Vto24V
EEPROM编程次数
50
ESD等级
HBM（JEDECJESD22-A114,HumanBodyModel）
2kV
CBM（JEDECJESD22-C101,ChargedDeviceModel）
500V
Tstg
存储温度范围
-55℃to150℃
TA
操作环境温度范围
-40℃to85℃
封装的热阻抗
HTSSOP（PWP）
31.58℃/W
QFN（RHB）
35.9℃/W
PDIP（NP）
48℃/W
推荐工作条件
MIN
NOM
MAX
UNIT
DC特性
供电电压
3
5.5
V
施加输出电压
17
VIH
高电平输入电压
0.8VCC
VIL
低电平输入电压
GND
0.2VCC
IOH
高电平输出电流
VCC=5VatSOUT
-1
mA
IOL
低电平输出电流
VCC=5VatSOUT,XERR
1
IOLC
恒流输出电流
OUT0toOUT15,VCC<
3.6V
60
OUT0toOUT15,VCC>
120
EEPROM编程电压
20
22
23
自由温度操作范围
-40
85
℃
AC特性
F（SCLK）
数据移位时钟频率
SCLK
30
MHz
F（GSCLK）
灰度时钟频率
GSCLK
Twh0/Twl0
SCLK持续脉冲
SCLK=H/L
16
ns
Twh1/Twl1
GSCLK持续脉冲
GSCLK=H/L
Twh2
XLAT持续脉冲
XLAT=H
Twh3
BLANK持续脉冲
BLANK=H
Tsu0
建立时间
SINtoSCLK↑
5
Tsu1
SCLK↓toXLAT↑
10
Tsu2
VPRG↑↓toSCLK↑
Tsu3
VPRG↑↓XLAT↑
Tsu4
BLANK↓toGSCLK↑
Tsu5
XLAT↑toGSCLK↑
Tsu6
VPRG↑toDCPRG↑
ms
Th0
保持时间
SCLK↑toSIN
Th1
XLAT↓toSCLK↑
Th2
SCLK↑toVPRG↑↓
Th3
XLAT↓toVPRG↑↓
Th4
GSCLK↑toBLANK↑
Th5
DCPRG↓toVPRG↓
Tprog
编程时间
EEPROM
电气特性
VOH
高电平输出电压
IOH=-1mA,SOUT
VCC-0.5
VOL
低电平输出电压
IOL=1mA,SOUT
0.5
II
输入电流
VI=VCCorGND;
BLANK,DCPRG,GSCLK,SCLK,SIN,XLAT
uA
VI=GND;
VPRG
VI=VCC;
VI=22V;
VPRG;
DCPRG=VCC
4
ICC
供电电流
无数据传输,所有输出关闭,VO=1V,R（IREF）=10kΩ
0.9
6
无数据传输,所有输出关闭,VO=1V,R（IREF）=1.3kΩ
5.2
12
30MHz数据传输,所有输出打开,VO=1V,R（IREF）=1.3kΩ
25
30MHz数据传输,所有输出打开,VO=1V,R（IREF）=640Ω
IO（LC）
恒定灌电流
所有输出打开,VO=1V,R（IREF）=640Ω
54
61
69
Ilkg
泄漏电流
所有输出关闭,VO=15V,R（IREF）=640Ω
0.1
ΔIO（LC0）
恒定灌电流误差
所有输出打开,
VO=1V,R（IREF）=640Ω,
OUT0-15,-20-85℃
±
%
OUT0-15
8
VO=1V,R（IREF）=320Ω,
VCC=4.5Vto5.5V,OUT0-15
ΔIO（LC1）
设备到设备,从OUT0到OUT15平均电流,R（IREF）=1920Ω（20mA）
-2
+0.4
ΔIO（LC2）
设备到设备,从OUT0到OUT15平均电流,R（IREF）=480Ω（80mA）
-2.7
+2
ΔIO（LC3）
线路调整
VCC=3Vto5.5V,OUT0-15
%/V
ΔIO（LC4）
负载调整
VO=1Vto3V,R（IREF）=640Ω,
2
VO=1Vto3V,R（IREF）=320Ω,
T（TEF）
热误差标记阈值
结点温度
150
170
C
V（LED）
LED开路检测阈值
0.3
0.4
V（IREF）
参考电压输出
R（IREF）=640Ω
1.20
1.24
1.28
设备信息
终端功能
终端
I/O
注释
名称
编号
DIP
PWP
RHB
BLANK
31
I
所有输出消隐。
H：
所有输出引脚的输出被强制关闭，GS计数器复位。
L：
输出将被灰度PWM控制。
DCPRG
19
26
开关DC输入数据。
DC连接到EEPROM
DC连接到DC寄存器
DCPRG也控制EEPROM的写操作，当VPRG=V（PRG），EEPROMdata=3Fh（默认）
G
地
18
24
灰度PWM控制的参考时钟
IREF
27
参考电流引脚
NC
-
12,13,28,29
无连接
OUT0
28
7
O
恒定电流输出
OUT1
OUT2
9
OUT3
OUT4
11
OUT5
OUT6
13
OUT7
14
OUT8
15
OUT9
OUT10
OUT11
OUT12
OUT13
OUT14
21
OUT15
串行数据移位时钟
SIN
串行数据输入
SOUT
串行数据输出
电源供电电压
多功能输入引脚。
VPRG=GND：
设备在GS模式。
VPRG=VCC：
设备在DC模式。
VPRG=V（PRG），DCPRG=H：
DC寄存器数据可以被编程进DCEEPROM。
EEPROMdata=3Fh（预设值）
XERR
错误输出。
XERR是一个漏级开路引脚。
当LOD或TEF被监测到时，XERR变为L。
XLAT
32
电平触发的锁存信号。
TLC5940从输入移位寄存器写入数据到任何一个GS寄存器（VPRG=低）或者DC寄存器（VPRG=H）。
GS或者DC寄存器中的数据保持不变。
参数测量信息
PIN等效输入和输出的原理图
电阻值是等效电阻，不能够直接测试。
输入等效电路
（BLANK,XLAT,SCLK,SIN,FSCLK,DCPRG）
输出等效电路（SOUT）
输入等效电路（IREF）
输出等效电路（XERR）
输入等效电路（VCC）
输出等效电路（OUT）
输入等效电路（VPRG）
图1：
输入和输出等效电路
典型特征
参考电阻与输出电流
参考电阻,R（IREF）-Ω
IO-输出电流-mA
输出电流与输出电压
VO-输出电压-V
输出电流与点校正线性度（ABS值）
点校正数据-DEC
串行接口
TLC5940有一个灵活的串行接口，它可以以各种方式连接到微控制器或数字信号处理器。
数据输入设备只需要3个引脚。
SCLK信号的上升沿将数据从SIN引脚移入到内部寄存器。
所有数据同步后，一个XLAT信号的高电平脉冲将串行数据锁存进内部寄存器。
内部寄存器是XLAT信号的电平触发锁存。
所有数据同步都以MSB为首。
根据编程模式，串行数据的长度是96位或192位。
灰度数据和点校正数据可以在一个灰度循环期间内输入。
虽然新的灰度数据可以在一个灰度周期期间内被同步，但是XLAT信号只应在灰度周期结束时锁存灰度数据。
立即闭锁新的灰度数据将覆盖现有的灰度数据。
图11示出的时序图。
两个以上的TLC5940可以串联成一个序列通过连接一个设备的SOUT引脚到下一个设备的SIN引脚。
级联2个TLC5940的一个例子示出在图12，图13中所示是时序图。
如在图22中所示，SOUT引脚也可以连接到控制器以接收TLC5940的状态信息。
错误信息输出
漏极开路输出引脚（XERR）用于报告TLC5940的TEF和LOD两个错误标志。
在正常操作条件下，连接到XERR引脚的内部晶体管是关闭状态的。
通过一个外部上拉电阻XERR上的电压被上拉至VCC。
如果检测到TEF或LOD，内部晶体管导通，XERR被拉至GND。
由于XERR是一个开漏输出，多个IC可以线与（OR）在一起，并且通过一个上拉电阻上拉至VCC。
这减少了系统错误需要报告（参见图22）的信号数。
为了区分从XERR引脚发出的是LOD还是TEF信号，通过设置BLANK=HIGH可以屏蔽掉LOD信号。
TEF：
温度错误标志
TLC5940提供了一个温度错误标志（TEF）电路，显示IC温度过高的情况。
如果结温超过阈值温度（160C典型值），TEF变成H，XERR变为低电平。
当结点温度低于阈值温度，TEF变成L，XERR引脚为高阻抗。
TEF的状态也可以从TLC5940状态寄存器读出。
LOD：
LED开路检测
TLC5940有一个LED开路检测器检测LED损坏或断开。
当LED开路被检测到时，LED开路检测器把XERR引脚连接到GND。
XERR的状态信息数据和相应的错误位仅仅在以下LED开路条件下是活跃。
1、OUTn打开，并且tpd2（1μs典型）时间已过
2、OUTn的电压小于0.3V（典型值）
每路输出的LOD状态也可以从SOUT引脚读出。
详细信息，请参阅状态信息输出部分。
XLAT在高之后返回到低时，LOD错误位被锁存到状态信息数据。
因此，必须XLAT引脚必须脉冲高后低，为了锁存LOD错误到状态信息数据，后续通过串行移位寄存器读出。
输出之间的延迟
TLC5940有延迟电路在输出之间。
这些电路可以被发现在恒定电流驱动器块的设备（见功能框图）。
固定延迟的时间是20ns（典型值），OUT0没有延迟，OUT1具有20ns的延迟，和OUT2具有40ns的延迟等。
最大延迟时间为300ns从OUT0到OUT15。
延迟工作在开关上，并关闭每个输出通道。
这些延误防止大的浪涌电流，从而降低旁路电容时，输出开启。
输出使能
TLC5940所有OUTn的信道可以用一个信号关断。
当BLANK设置为高，所有OUTn的通道都被禁止，而不管设备的逻辑运算，灰度计数器也被复位。
当BLANK设置为低，所有OUTn的通道在正常条件下工作。
如果BLANK变低，然后再次回到高在小于300ns时间内，所有的输出编程为打开还是关闭的编程的灰度时钟，或者时间的长度BLANK信号是低的，这是低级。
例如，如果所有的输出被设定为1ms打开，但200ns的空白信号是低，所有输出仍然为200ns的打开，即使一些输出打开后的空白信号已经消失了高。
最大通道电流设定
每通道的最大输出电流由一个单一电阻，R（IREF）进行编程，这是放置在IREF引脚与GND引脚之间。
IREF上的电压由一个1.24V的典型值的内部带隙V（IREF）设置。
通道的最大电流等于R（IREF）中流过的电流乘以一个因子31.5。
每通道的最大输出电流，可以由公式（6）计算：
这里，V（IREF）=1.24V，R（IREF）用户自选外部电阻。
Imax必须设置在5mA和120mA之间。
如果Imax低于5mA，输出电流可能不稳定。
但是，可以通过设置Imax等于后高于5mA，然后使用点校正，来实现输出电流小于5mA。
图3所示，最大输出电流IO与R（IREF）。
R（IREF）是IREF和GND之间的一个电阻值，IO是OUT0到OUT15的恒定输出电流。
一个可变电源可以通过一个电阻连接到IREF引脚，来动态改变每个通道的最大输出电流。
每通道的最大输出电流是31.5倍的IREF引脚流出的电流。
功耗计算
该器件的功耗必须低于器件封装的额定功耗，以确保正确的操作。
公式（7）计算器件的电源功耗：
这里：
VCC：
设备的电源电压
ICC：
设备的电源电流
VOUT：
TLC5940驱动LED电流时的OUTn电压
IMAX：
通过R（IREF）电阻调节的LED电流
DCn：
OUTn的最大点校正值
N：
同时驱动的LEDOUTn的数量
dPWM：
通过BLANK引脚或者GSPWM值设置的周期占空比
操作模式
TLC5940的操作模式取决于DCPRG和VPRG的信号。
表4示出可用的操作模式。
上电后，TPS5940GS的操作模式（参见图11）和移位寄存器的值没有被定义。
解决这个问题的一个解决方案是TLS5940上电后设置点校正数据，然后再切换回GSPWM模式。
另一个解决办法是，在TLS540的GSPWM模式用193位虚拟数据溢出输入移位寄存器，导致其锁存。
上电后，输入移位寄存器、DC寄存器和GS寄存器中的值是未知的。
在开始操作之前，DC和GS寄存器的值应通过串行接口妥善保存。
表4TLC5940的工作模式真值表
信号
输入移位寄存器
模式
DC值
L
192bit
灰度PWM模式
H
DC寄存器
96bit
点校正数据输入模式
X
EEPROM编程模式
DC寄存器的值写入EEPROM（默认值3Fh）
点校正设定
TLC5940具有独立地微调每个通道OUT0到OUT15的输出电流的能力。
这也被称为点校正。
此功能是用来调整连接到输出通道OUT0到OUT15的LED的亮度偏差。
用一个6位字，16个通道中的每一个都可以被编程。
通道输出，可以64级调整，从0％至100％的最大输出电流Imax。
所有通道的点校正，必须在同一时间输入。
式（8）确定每个输出n的输出电流为：
Imax=每个通道的最大可编程输出电流
DCn=输出n的可编程点校正值（DCn=0~63）
n=0~15
图14示出的点校正数据包格式，它包括6比特×
16通道，总计96位。
该格式是大端格式。
这意味着，MSB首先被发送，然后是MSB-1等，图14中的DC15.5代表输出端15的第5个有意义位。
当VPRG设置为VCC，TLC5940进入点校正数据输入模式。
输入移位寄存器的长度变成96位。
所有串行数据移入之后，当XLAT是高时，TLC5940将输入移位寄存器的数据写入DC寄存器，当XLAT低时，DC寄存器中的数据维持不变。
该DC寄存器是一个
XLAT信号的电平触发锁存器。
XLAT是电平触发的信号，当XLAT为高时，SCLK，SIN不能被改变。
XLAT变为低电平后，DC寄存器中的数据被锁存，并不会改变。
BLANK信号并不需要变成高去锁存新数据。
XLAT具有设置时间（tsu1）和保持时间（th1时），SCLK，如在图15中所示。
TLC5940也有一个EEPROM去存储点校正数据。
为了存储来自点校正寄存器的数据到EEPROM中，DCPRG被设置为高，在VPRG引脚加电到VPRG之后。
图16所示为EEPROM的编程时序。
EEPROM有一个全部为1的默认值。
设置灰阶
TLC5940可以调整每个通道的亮度OUTn，通过使用PWM控制方案。
使用12位4096种不同的亮度的等级，每个通道的结果相应从0％至100％的亮度。
式（9）确定每个输出n的亮度级为：
GSn=输出n的可编程灰度值（GSn=0~4095）
灰度数据对所有OUTn有效
图18所示的灰度级的数据包格式，该格式由12位×
16个通道，总共192位。
这意味着，MSB首先被发送，然后是MSB-1，等。
当VPRG设置为GND，TLC5940进入灰度数据输入模式。
设备将输入移位寄存器切换到192位宽度。
所有数据同步后，XLAT信号的上升沿锁存数据到灰度寄存器（参见图11）。
新的灰度数据立即变为有效，在XLAT信号的上升沿处，因此，新的灰度数据应该被锁存，当BLANK为高的灰度周期结束时。
第一个GS数据输入周期结束时的点校正后，需要一个额外的SCLK脉冲后XLAT信号来完成的灰度更新周期。
所有GS的输入移位寄存器中的数据被替换的状态信息数据（SID）后更新的灰度寄存器。
状态信息输出
TLC5940有一个状态信息寄存器，它可以被访问在灰度模式（VPRG=GND）下。
XLAT信号把数据锁存进GS寄存器之后，输入移位寄存器中的数据将被器件的状态信息数据（SID）替换（参见图18）。
LOD，TEF和点校正EEPROM数据（DCPRG=LOW）或点校正寄存器的数据（DCPRG=HIGH），可以从SOUT引脚读出。
状态信息数据包是192比特宽。
位0-15包含LOD各通道状态。
位16包含TEF状态。
如果DCPRG为低，位24-119位包含点校正EEPROM的数据。
如果DCPRG为高，位24-119包含点校正寄存器的数据。
剩余位被保留。
图19所示的完整的状态信息的数据包。
SOUT输出SID的MSB位的同时，SID被存储到SID寄存器中，图20所示。
在下一个SCLK的脉冲，这是用于接收的下一个灰阶数据的SMB的时钟，发送SID的MSB-1位数据。
如果输出灌电流导通而输出电压小于0.3V（典型值）时，LOD的状态标志激活。
LOD状态标志是一个内部信号，当LOD状态标志激活时，XERR引脚被拉低。
延迟时间tpd2（最大1μs），是从打开输出灌电流的时间到LOD状态标志变成有效的时间。
每个通道的LOD状态变为有效的时间为转移的30ns（最大值）通道到通道的开启时间。
第一个GSCLK变高之后，OUT0LOD状态是有效的；
tpd3+tpd2=60ns+1μs。
OUT1LOD状态是有效的；
tpd3+td+tpd2=60ns+30ns+1μs=1.09μs。
OUT2LOD状态是有效的；
tpd3+2*td+tpd2=1.12μs，并且依此类推。
它最大消耗1.51μs（tpd3+15*td+tpd2），从第一个GSCLK上升沿，到所有的LOD有效；
tsuLOD必须大于1.51μs（参见图20），以确保所有LOD数据是有效的。
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