Texas Instruments LP5891/LP5891-Q1 48x16 LED矩阵驱动器是一款高度集成的共阴极LED矩阵驱动器，具有48个恒定电流源和16个扫描FET。该器件采用高速上升沿传输接口，支持较高的器件数菊花链，同时最大限度地降低电磁干扰 (EMI)，并具有40MHz至160MHz的内部GCLK速率范围。LP5891/LP5891-Q1可在运行期间进行LED开路/弱短路/短路检测和清除。 Texas Instruments LP5891-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100标准。

数据手册：

特性

单独的VCC 和V~~R/G/B~~ 电源
- VCC 电压范围：2.5V至5.5V
- V~~R/G/B~~ 电压范围：2.5V至5.5V
48个电流源通道，从0.2mA至20mA
- 通道间精度：±0.5%（典型值），±2%（最大值）；器件间精度：±0.5%（典型值），±2%（最大值）
- 低拐点电压（最大值0.26V，当I~~OUT~~ = 5mA时）
- 3位（8步）全局亮度控制
- 8位（256级）颜色亮度控制
- 最大16位（65536步）PWM灰度控制
16个扫描线路开关，具有190mΩ R~~DS(ON)~~
超低功耗
- 独立VCC 可低至2.5V
- 最低ICC 可低至3.6mA，50MHz GCLK
- 智能省电模式，ICC 可低至0.9mA
内置SRAM支持1~64路多路复用
- 单个器件，支持48×16 LED或16×16 RGB像素
- 双器件可堆叠，支持96×32 LED或32×32 RGB像素
- 三个器件可堆叠，支持144×48 LED或48×48 RGB像素
- 四个器件可堆叠，支持192×64 LED或64×64 RGB像素
高速、低EMI连续时钟系列接口 (CCSI)
- 仅三根线：SCLK / SIN / SOUT
- 外部50MHz（最大值）SCLK，具有上升沿传输机制
- 内部倍频器，支持高频GCLK
优化了LED矩阵显示器的性能
- 上方和下方重影清除
- 低灰度增强
- LED开路、短路弱、短路检测和移除
LP5891MRRFR支持-55°C至大约125°C环境工作温度范围

功能框图

LP5891 LED矩阵驱动器技术解析与应用指南

一、产品概述

LP5891是德州仪器(TI)推出的一款高度集成的共阴极LED矩阵驱动器，具有48个恒流源和16个扫描FET。该器件专为微型/微型LED矩阵产品、游戏键盘RGB LED背光、音频调音台等应用设计，支持全彩LED显示控制。

?核心特性?：

?电源灵活性?：分离的VCC和VR/G/B电源供电，VCC范围2.5-5.5V，VR/G/B范围2.5-5.5V
?精密电流控制?：48路0.2-20mA恒流输出，通道间精度±0.5%(典型值)，器件间精度±0.5%(典型值)
?扫描能力?：支持1-64路复用，单器件可驱动48×16 LED或16×16 RGB像素
?低功耗设计?：智能省电模式下ICC最低至0.9mA
?高速接口?：连续时钟串行接口(CCSI)，支持最高50MHz SCLK和内部160MHz GCLK
?先进显示优化?：上下鬼影消除、低灰度增强、LED开路/短路检测与消除

二、关键功能解析

2.1 独立与堆叠模式

LP5891支持两种工作模式：

?独立模式?：单器件驱动16×16 RGB矩阵
?堆叠模式?：最多4器件级联，支持最大64×64 RGB矩阵

堆叠模式下通过MOD_SIZE寄存器(FC2 bit45-43)配置不同矩阵尺寸，支持多种扫描顺序组合，满足不同PCB布局需求。

2.2 电流控制机制

? 全局亮度控制(BC) ?：3位寄存器，8级全局电流调节
? 色彩亮度控制(CC) ?：每组R/G/B独立8位(256级)调节

典型应用中，红色LED通常需要最大电流，建议将CC_R设为255，再根据LED特性调整CC_G/CC_B。

2.3 动态频谱PWM(DS-PWM)算法

创新性显示技术实现：

?高刷新率?：支持3840Hz以上刷新率
?16位灰度控制?：65,536级灰度分辨率
?低灰度优化?：通过LG_STEP_R/G/B(FC1)消除低灰度不均匀
?子周期分配?：可配置16-128个子周期，平衡刷新率与灰度表现

三、保护与诊断功能

3.1 LED故障检测

?双重检测机制?：

? 开路检测(LOD) ?：比较OUTn电压与LODVTH_R/G/B阈值
? 短路/弱短路检测(LSD) ?：通过LSDVTH_R/G/B阈值检测

检测结果存储在专用寄存器(FC16-FC21)，可通过CCSI接口读取。

3.2 毛虫效应消除

?创新性解决方案?：

?开路毛虫?：通过LOD_RM_EN(FC0 bit15)启用消除电路
?短路毛虫?：配置LSD_RM(FC3 bit38-35)调整消除强度
?智能处理?：最多可同时处理3行故障LED

3.3 其他保护功能

热关断(TSD)：170°C触发，155°C恢复
IREF电阻短路保护：VREF<0.19V时关闭所有输出
欠压锁定(UVLO)：VCC<2.0V时进入保护状态

四、典型应用设计

4.1 系统架构示例

以240×180像素模块为例：

?器件数量?：96个LP5891
?矩阵划分?：48个32×32子矩阵
?数据量?：每帧184.32Kb(120Hz帧率)
?最小SCLK频率?：27.65MHz

4.2 关键参数计算

?GCLK频率?：
- 目标：16位PWM，3840Hz刷新率
- 计算得：71.3MHz(实际配置83.1MHz)
?线路切换时间?：
- 目标：1.5μs → 125 GCLK
- 配置：LINE_SWT=0011b(120 GCLK)
?消隐时间分配?：
- 总消隐：86,100 GCLK
- 分段分配：每段增加89 GCLK(SEG_LENGTH=601)
- 子周期分配：BLK_ADJ=20 GCLK

4.3 布局建议

?电源布线?：
- VR/VCC共用电源轨，VG/VB共用另一轨
- 去耦电容就近放置，建议0.1μF陶瓷电容
?信号完整性?：
- 扫描线居中布局，对称走线
- 通道走线尽量短直，减少电感
?散热设计?：
- 热焊盘充分连接GND平面
- 建议使用多个热过孔连接散热层

五、寄存器配置指南

关键寄存器配置示例：

寄存器	值(HEX)	功能描述
FC0	1000583F0107	使能预放电，设置扫描线数
FC1	2AE00094A631	配置线段长度和低灰度增强
FC2	0800000F0666	设置预放电电压和去耦等级
FC3	003B54A9FF00	配置BC/CC值和检测阈值