Драйвер светодиода – это система раздельного или совместного управления несколькими группами светодиодов.

Драйвер светодиода – это система раздельного или совместного управления несколькими группами светодиодов.

                Сегодня едва ли можно найти электронное устройство, в котором не использовались бы светоизлучающие диоды. Эти приборы нашли широкое применение в различных устройствах: от карманного фонарика до OLED-дисплеев, которые в скором времени придут на смену ЖК- и плазменным панелям. Это объясняется рядом достоинств, присущих светодиодам, среди которых: высокий КПД, высокая удельная яркость и относительно низкая стоимость.
                Cветодиод - это прибор, очень чувствительный к качеству питающего напряжения. Чтобы максимально использовать все возможности светодиодов, необходимо грамотно организовать систему питания (иначе возможно значительное сокращение срока службы прибора или даже выход его из строя). Широкое внедрение энергосберегающих технологий требует обеспечение высокого КПД схемы питания, поэтому создание оптимальной системы питания светодиодов - это сложная схемотехническая задача.

                В мобильных устройствах с питанием от батареи (таких как ноутбуки, КПК, мобильные телефоны, фотоаппараты, MP3-плееры), эта проблема стоит особенно остро из-за ограниченного времени работы питающего элемента. В данном классе устройств дополнительными ограничениями являются их компактные размеры и отсутствие активного охлаждения.
                С появлением широкого ассортимента сверхъярких светодиодов различного спектра свечения и по мере появления новых областей их применения (например, подсветка ЖК-дисплеев, иллюминация, архитектурная подсветка, светофоры и т.д.) потребовалась доработка преобразователей напряжения в части стабилизации не напряжения, а тока, и раздельного или совместного управления несколькими группами светодиодов. Таким образом, в современном понимании драйвер светодиода - достаточно высоко интегрированное решение, которое, в зависимости от области применения, может состоять из следующих функциональных блоков:
- DC/DC-преобразователь; 
- регулируемые или программируемые линейные источники тока (на один или несколько каналов); 
- ШИМ-контроллеры для индивидуального или общего модулированного управления током через сверхяркие светодиоды; 
- интерфейс управления; 
- блок диагностики для обнаружения обрывов в цепи подключения светодиодов, коротких замыканий и других отказов. 
                Известная компания STMicroelectronics выпускает сравнительно небольшой по количеству, но охватывающий множество популярных областей применения ассортимент драйверов светодиодов, который состоит из нескольких семейств:
                1) STLD - драйверы белых светодиодов подсветки TFT-дисплеев портативной электроники. Задачей этих драйверов является повышение напряжения литиево-ионного аккумулятора до уровня, позволяющего стабилизировать ток через группу последовательно-включенных светодиодов (обычно до 4 шт.); стабилизация тока и управление яркостью свечения. Данная задача у драйвера STLD20D решается интегрированием повышающего DC/DC-преобразователя (гарантированный КПД 80%) и возможностью ШИМ- кГц). Драйвер также выполняет функции защиты от перенапряжения и перегрева с автоматической разблокировкой, доступен в миниатюрных корпусах 8/QFN и 8/SOT23 и работает с малыми внешними дросселем (10 мкГн) и конденсатором (1 мкФ). Другой драйвер, STLD20CP1, в корпусе 16/QFN дополнен возможностями предыдущего семейства и, по сути, является однокристальным решением для управления светодиодными вспышкой и подсветкой в камерофонах с одним TFT-дисплеем. Еще один представитель этого семейства, STLD40D, по функциям идентичен STLD20D, но позволяет повышать напряжение до более высокого уровня (37 В), а, следовательно, управлять большим количеством последовательно-включенных светодиодов (максимально до 10). 
                2) STCF - драйверы светодиодных ламп-вспышек портативной электроники. Особенностью этих ИС является возможность работы в режиме Torch (фонарь) с продолжительным протеканием пониженных уровней тока через светодиод (до 250 мА для STCF02, до 200 мА - STCF03, до 370 мА - STCF06) и режиме Flash (вспышка) с ограниченным по времени протеканием повышенных уровней тока (до 600 мА для STCF02, до 800 мА - STCF03, до 1,5 А - STCF06). Основой всех перечисленных преобразователей является повышающе-понижающий DC/DC-преобразователь. Драйверы отвечают всем требованиям портативных применений с батарейным питанием, в том числе миниатюрность корпуса (QFN20 4 х 4 мм или TFBGA25 3х3 мм), работа с реактивными компонентами малых типоразмеров (за счет преобразования на частоте 1,8 МГц), высокая степень интеграции, простота схемы включения, высокая эффективность, поддержка экономичных режимов работы. Кроме того, они оснащены рядом защитных и диагностических функций, таких как возможность подключения терморезистора для измерения температуры светодиода, контроль собственной температуры, обнаружение неисправностей в цепи подключения светодиодов (обрыв или короткое замыкание), а также защитное отключение в случае обнаружения аварийного состояния. Некоторые драйверы (STCF03, STCF06) имеют возможность управления дополнительным светодиодом, например, для сигнализации режима "запись" камерофона. Особенностью этих драйверов является возможность полного управления ими через последовательный интерфейс I2C. Остальные же драйверы управляются через логические входы. Наименьшей функциональностью обладает драйвер STCF01, возможности которого ограничены стабилизацией тока DC/DC-преобразователем повышающего типа, защитой от перегрева и перенапряжения, возможностью задания двух установок стабилизации тока. 
                3) STOD – ИС. STOD – ИС предназначены для формирования напряжений питания OLED-дисплеев с активной (STOD02) или пассивной (STOD1812) матрицей (OLED-технология является современной и перспективной альтернативой паре TFT-дисплей + светодиодная подсветка).
                4) LED770x - новое семейство драйверов светодиодной подсветки TFT-дисплеев с диагональю до 17 дюймов. В него входят две ИС: LED7706 и LED7707 (см. табл. 1), предназначенных для управления шестью цепочками из последовательно-включенных светодиодов (до 10 в каждой цепочке) током 30 или 85 мА, соответственно. Обе ИС выполнены на основе повышающего DC/DC-преобразователя с постоянной частотой преобразования (по умолчанию 660 кГц, но можно и задать из диапазона 0,2...1 МГц с помощью внешнего резистора) и шести согласованных источников тока. Выходное напряжение повышающего преобразователя изменяется адаптивно таким образом, чтобы самое малое падение напряжения на одном из внутренних источников тока было равно их опорному напряжению. Такой алгоритм обеспечивает работу драйвера с минимально-возможной рассеиваемой мощностью при любых условиях. Драйверы интегрируют линейный стабилизатор напряжения 5 В/40 мА, который может использоваться для питания окружающей схемы (порог стабилизации тока в каждом канале программируется одним внешним резистором). 
Драйверы рассчитаны на применение в дисплеях с диагональю до 17 дюймов, однако при необходимости их можно использовать и в более крупных дисплеях. Для этого необходимо задействовать возможность синхронизированной работы нескольких ИС. ИС PM6600, подобная рассмотренным, входит в семейство микросхем для применения в каскадах электропитания ноутбуков и ультракомпактных ПК. Эта ИС отличается более широкими возможностями диагностики аварийных состояний. Все данные ИС отвечают требованиям современных портативных применений, среди которых оптимизация КПД при малых нагрузках, возможность работы с недорогим керамическим конденсатором на выходе, доступность в миниатюрном корпусе, обеспечение высокой надежности (за счет функций защиты и плавного старта) и качества изображения (за счет малого разброса тока между каналами, ±2%).
                5) STP (Power Logic) - семейство драйверов для управления информационными дисплеями, выполненными на основе дискретных светодиодов (см. табл. 2). Основной их задачей является возможность раздельного управления каждым отдельным светодиодом (пикселем) через последовательный интерфейс (эти драйверы являются производными от обычного сдвигового регистра, дополненного мощным ключевым каскадом на выходе, что объясняет происхождение названия семейства Power Logic). Такой минимализм возможностей сохраняется у некоторых представителей данного семейства: STPIC6C595 и STPIC6D595. Принципиальным отличием остальных драйверов является замена на выходе транзисторных ключей на регулируемые источники тока. Такая замена обусловлена необходимостью более точного задания режима работы светодиода (для повышения качества изображения). Установка по току распространяется на все каналы одновременно и задается с помощью одного внешнего резистора (кроме STP24DP05). Драйверы с суффиксом "DP" в наименовании отличаются поддержкой диагностики выходов (обрыв, короткое замыкание), а с суффиксом "CPS" - возможностью автоматического перехода в энергосберегающий режим. Драйвер STP24DP05 в отличие от остальных драйверов семейства, ориентирован на применение в цветных светодиодных дисплеях. В связи с этим его 24 канала разделены на три порта (R, G, B) по 8 каналов в каждом (установка по току задается раздельно для каждого порта с помощью трех внешних резисторов). По сути, STP24DP05 - это три обычных 8-канальных драйвера, интегрированных в компактный корпус TQFP48 (7 x 7 мм) и дополненных диагностическими возможностями (обнаружение замыкания выходов с общей цепью и питанием, а также обрыв нагрузок, сигнализация об обнаружении аварийных состояний выполняется через последовательный интерфейс в виде кодов ошибок).
                Драйверы светодиодов компании STMicro-electronics, прежде всего, ориентированы на наиболее массовые сферы использования современных светодиодов: портативная электроника в части управления светодиодной подсветкой ЖК-дисплеев и лампами-вспышками, а также различного рода монохромные и цветные информационные дисплеи на основе дискретных светодиодов. Драйверы STMicroelectronics обладают многими возможностями, которые способствуют созданию более экономичных, компактных, надежных и конкурентоспособных решений. Нужно подчеркнуть, что все рассмотренные драйверы ориентированы на работу со сверхяркими светодиодами.