TLC5940 PWM调光功能为LED视频显示器提供了卓越的色彩品质(07-100)

　　由于这种PWM调光功能由微处理器控制，因此它受每个LED最大离散亮度等级(通常指灰度梯级)数量的限制。而且，任一周期内的总有效离散等级数量决定着LED的亮度分辨率。高质量显示器需要配置成百上千种亮度等级，以便能准确再现全动态画面所需的全色谱。TLC5940具有12比特的PWM调光功能，以满足这种需求。对每只LED而言，该12比特分辨率具备212=4096种色调。彩色显示器中的各像素由红色、绿色以及蓝色三种颜色的LED构成。相应地，促使上述各只LED实现4096种色调其中的一种亮度等级，从而使RGB色束具备687亿种色彩。

　　下列示例阐明了TLC5940 PWM的调光功能。为了简便起见，该示例假设只有3比特的PWM调光。由于3比特相当于23=8种色调，可将各LED设定在0至7PWM灰度梯级之间。而每一视频帧随着所有LED的关闭而出现。在首个PWM时钟脉冲的上升沿，除了那些灰度值设定为零的LED，其余所有LED都将处于开启状态。另外，IC在各 PWM时钟循环的开始阶段，增设了灰度计数器。在PWM灰度计数器超过LED设定的PWM值前，所有的LED都处于开启状态。这种情况在图 3 中做了很好的诠释，同时图3还列出了简化的3比特PWM调光控制器的波形和结构图。将红光、绿光和蓝光LED的灰度值分别设置为7、4和1，则会在屏幕上产生橙色像素。绿光LED的灰度值设置为4，在首个PWM时钟脉冲周期的上升沿，绿光LED处于开启状态，并保持四个完整的PWM时钟脉冲周期。示例中的3比特PWM调光功能能够为各RGB像素产生 23×23×23=512种色彩。将这种数学方法应用到12比特PWM 调光，那么RGB像素则能产生212×212×212=687亿种色彩。

　　图 3 利用3比特PWM调光功能产生的橙色像素

　　图 4 浪涌过冲电流

　　PWM调光并非没有缺点。离散切换周期会导致系统中产生噪声。而且，在视频帧开始时开启所有的LED需要输入上升沿非常陡峭且较大的浪涌电流。如果无法降低这一浪涌电流，那么能够通过各通道中高达120mA的电流驱动16只LED的高端LED驱动器，就需要配置过大的输入旁路电容。在IC运行的时间内，同时开启16只LED 需要输入电容器输出1.92A的电流。图4中右上侧的曲线图显示了当全部LED同时开启时，在电流脉冲上升沿所产生的振铃。PWM中的寄生电感导致了这种噪声和振铃。通过交错的方式，开启各LED时，TLC5940能大大降低这种影响。图 4 左侧显示了这种交错的LED开启方式。图4中右下侧的曲线图显示了交错的LED开启方式如何减少浪涌电流的上升时间，反过来，交错的LED开启方式又如何减小了系统中的振铃和噪声，并降低了输入电容器的要求。另一方面，TLC5940也以交错的方式关闭LED。然而，通常来说，这种LED的关闭方式并非大多数系统所需要的。图2显示了当LED设定为不同的调光等级时，器件所固有的交错关闭方式。

　　TLC5940同时结合了PWM调光和单点矫正技术，从而输出质量极高的视频画面。通过调整LED波长的变化(由温度变化或老化导致)，单点矫正能产生准确的LED色彩。然后，PWM调光提供色差—这种色差是在三只不同的LED中提供数千或数百万种不同颜色所必需的。很显然，配置单点矫正技术的PWM调光将是当前和未来市场的理想选择，因为在LED型照明应用中，需要高质量的颜色控制调节器件。