引言

MAX6972–MAX6975 是恒流LED 驅動器，用于高速彩色和視頻顯示電路板。MAX6972/MAX6973可直接驅動16 個LED，或者32 個復用LED，而MAX6974/MAX6975 可直接驅動24 個LED，或者48 個復用LED。復用工作的好處是加倍了每個驅動器驅動的LED 數量，因此，切實降低了成本。

然而，設計不好的LED 復用電路會產生假像。LED 處于關斷狀態（即，沒有電流流過），當雜散電流流過LED 時會出現假像；這導致非常微弱的顯示或者假像。這些假像電流一般來自和LED 共陽極長走線相關的離散電容，以及本身略有前向偏置的LED 導致的離散電容。通過仔細的復用電路設計，MAX6972–MAX6975 系列恒流LED 驅動器可以防止顯示系統中出現這種假像。

典型復用電路

圖1 所示為MAX6972–MAX6975 （也稱為MAX6972 和MAX6974 *估板）典型的復用電路。

圖1. 典型復用電路，/MUX0 驅動紅色LED，/MUX1 驅動綠色LED

復用晶體管（Q1 和Q3）被MAX6972–MAX6975 交替接通，而恒流吸收驅動引腳（OUT0–OUTn） 交替控制兩個狀態之間的設置。在狀態1，/MUX1 為低電平，Q1 接通，節點A 被上拉至VLED， 因此，將所有的綠色LED 陽極連接至LED 電源。同樣的，在狀態0，/MUX0 為低電平，Q3 接 通，將所有的紅色LED 連接至VLED 電源。/MUX0 和/MUX1 輸出通過開漏驅動電路，吸收流過 562Ω電阻的基極電流，接通pnp 晶體管。當/MUX0 和/MUX1 關斷時，開漏輸出實際是開路電 路，使基極發射極電阻（每個為182Ω）能夠關斷pnp 晶體管。在每一/MUX0 和/MUX1 狀態之 間，Q1 和Q3 都關斷16 個內部時鐘周期（CLKI），如圖2 中的tEMUX 所示。

圖2. MAX6972–MAX6975 的復用時序

典型電路中的假像電流

當復用狀態從/MUX0 變到/MUX1 時，雜散電流會導致出現假像，反之亦然。復用電路的LED 是不同顏色（發光波長）時，這種效應最為明顯，因此，在某些電流情況下，電壓降會有很大 的不同。

為簡單起見，在后面的討論中簡化了圖1 復用電路，只顯示一個紅色和一個綠色LED。在下 面的例子中，/MUX0 通過Q3 來驅動紅色LED，/MUX1 通過Q1 來驅動綠色LED。

LED 的電壓降是：

VRED = 2.0V

VGREEN = 3.1V

電源是：

V+ = 3.3V

VLED = 5.0V

狀態0 可以很好的描述具有不同前向電壓降復用LED 導致的雜散電流，其中/MUX0 被置位為低電平，紅色LED 點亮（圖3）。

圖3. /MUX0 被置位低電平，紅色LED 在狀態0 中被點亮

Q3 接通后，紅色LED （節點B）陽極被上拉至4.9V。電流流過工作端口（即，驅動LED 任意 PWM 周期的通道）的紅色LED 和恒流驅動器（OUT0）。節點B （顯示為集總參數CB）的雜散電容 被充電至4.9V。LED 陰極被強拉至以下電壓，大約等于：

4.9V - VRED = 2.9V （式1）

狀態0 結束時，OUT0 驅動器停止工作，/MUX0 變為高電平（無效），從LED 電源斷開陽極電壓。 由于沒有放電通路，紅色LED PN 結上的電壓仍舊保持接近2.0V 前向電壓降。同樣的，由于 沒有放電通路，雜散節點電容上的電壓VCB 仍保持為4.9V。這一電壓狀態在16 個CLKI 周期 的中間狀態階段保持不變。

當狀態1 開始時，/MUX0 被置位為低電平，Q1 接通，綠色LED 的陽極被連接至5V，所選LED 的OUT0 電流驅動器開始工作。最終穩定狀態如圖4 所示。

圖4. 在狀態1，通過Q1 和OUT0 點亮綠色LED

陰極電壓低于綠色LED 電壓降，大約等于：

4.9V - VGREEN = 1.8V （式2）

紅色LED 陰極上的1.8V 電壓表明陽極不能高于1.8V + VRED = 3.8V。在狀態1 開始時，共陰 極電壓（圖中的OUT0 電壓）必須從2.9V 變到1.8V。這一電壓變化要求CB 從4.9V 放電至3.8V， 甚至更低。流過紅色LED 的CB 放電電流導致顯示微弱閃爍，如圖5 所示。

圖5. 從狀態0 到狀態1 的復用轉換期間，雜散節點電容CB至紅色LED 放電通路導致顯示的 微弱閃爍。

在前面的狀態中，無論紅色LED 接通還是關斷，一直會有CB 放電電流。在狀態0，節點B 的 電壓總是被充電至4.9V。由于共享共陰極連接時，VRED 小于VGREEN，節點B 將通過紅色LED 放 電。取決于各種LED 上前向電壓降的略微不同，CB 放電會導致一個或者多個紅色LED 的微弱 閃爍，如圖1 所示。

消除假像電流

為雜散節點電容提供一個放電通路以及有足夠的時間進行放電，可消除假像電流。這可以通 過加入電阻R1 和R2 來實現，如圖6 所示。在復用狀態的空閑周期中，選擇合適的電阻值來 實現足夠的放電。

圖6. 為雜散節點電容CB和CA加入電阻R1 和R2，提供放電通路。

調整電阻R1 和R2，在中間狀態間隔對節點A 和B 進行放電，防止開始下一工作周期時的LED 前向偏置。在所示的例子中，開始狀態1 之前，節點B 必須由4.9V 放電至低于3.8V。

由系統時鐘頻率控制中間狀態時間，最大時鐘頻率為33MHz。采用這一最大頻率，可以確定 R2 值。

中間狀態時間（圖2 中的tEMUX）來自系統時鐘頻率：

tCLKI = 1/33MHz = 30.3ns （式3）

以及

tEMUX = 16 × tCLKI = 485ns （式4）

每個LED 為150pF （來自走線、封裝引線和LED PN 結少量偏置的組合電容），乘上每個節點的8 個LED，可估算出大概的雜散陽極電容：

CB = CA = 150pF × 8 = 1.2nF （式5）

將上面的數值代入到該方程中，可以估算出CB 所需要的放電電流：

IDIS_B = CB × ΔVCB/Δt （式6）

將上面的數值代入到該方程中，可以估算出CB 所需要的放電電流：

IDIS_B = 1.2nF × （4.9V - 3.8V）/485ns

IDIS_B = 2.7mA

在需要范圍內以最低電壓產生額定2.7mA 放電電流的電阻值為：

R2 = 3.8V/2.7mA （式7）

R2 = 1.4kΩ

可以對IDIS_A和CA 進行相同的計算。然而，由于LED 前向電壓降作用不同，假像電流在狀態 1 到狀態0 轉換時會有不同的影響。在圖6 電路中，可以看出，狀態1 至狀態0 轉換時，不 會出現假像電流。然而，R1 和R2 的值相同，/MUX0 和/MUX1 狀態之間的紅色和綠色LED 可 間插使用。

圖7. 在中間狀態空閑時間tEMUX，雜散電容CB通過R2 放電，不會影響通過LED 的校準恒流驅動。

電阻R1 和R2 為每一狀態期間的晶體管Q1 和Q3 加入一個較小的電流負載：

IRn = 4.9V/1.4kΩ = 3.5mA （式8）

電流并沒有流過恒流驅動器輸出OUT0，也沒有流過LED，因此，不會影響經過校準的LED電流。

結論

MAX6972–MAX6975 復用電路可確保中間狀態駐留時間，用于雜散節點電容放電，從而消除 了復用顯示系統的假像電流。每個MAX6972–MAX6975 器件以非常小的成本加入兩個電阻， 保證了清晰的圖像顯示，不會產生假像。