工作原理+參數(shù)+應(yīng)用，一文讀懂NXP恩智浦PCA9685系列LED控制器

來源：NXP恩智浦| 發(fā)布日期：2023-11-04 17:11

PCA9685是一款由I2C總線控制的16通道LED控制器，最適合紅色/綠色/藍(lán)色/琥珀色(RGBA)彩色背光應(yīng)用。每個(gè)LED輸出各自帶有12位分辨率(4096級(jí))固定頻率的獨(dú)立PWM控制器，該控制器工作在24 Hz至1526 Hz的可編程頻率范圍內(nèi)，占空比從0 %至100 %可調(diào)，允許將LED設(shè)為特定的亮度值。所有輸出均設(shè)為相同的PWM頻率。

每個(gè)LED輸出可以是關(guān)、開(無PWM控制)或按獨(dú)立PWM控制器的值設(shè)置。LED輸出驅(qū)動(dòng)器可編程為開漏極或圖騰柱，5 V情況下開漏極具有25 mA的灌電流能力，圖騰柱具有25 mA灌電流、10 mA拉電流能力。PCA9685的工作電源電壓范圍為2.3 V至5.5 V，輸入和輸出容許5.5 V的電壓。LED可直接連接至LED輸出(最高25 mA，5.5 V)，或通過外部驅(qū)動(dòng)器和最少量的分離組件(用于更大電流或更高電壓的LED)控制。

PCA9685屬于新款快速模式Plus (Fm+)系列。Fm+設(shè)備提供更高的頻率(最高1 MHz)和更密集的總線操作(最高4000 pF)。

雖然PCA9635和PCA9685具有許多類似的功能，但是PCA9685具有獨(dú)特的功能，更適合LCD或LED背光和Ambilight等應(yīng)用：

PCA9685允許LED輸出的開關(guān)時(shí)間交錯(cuò)以最大程度減少電流浪涌。16條通道可分別對(duì)開關(guān)時(shí)間延遲進(jìn)行獨(dú)立編程。PCA9635不具有此功能。

PCA9685擁有4096級(jí)(12位PWM)單獨(dú)LED亮度控制能力。PCA9635僅有256級(jí)(8為PWM)

當(dāng)系統(tǒng)采用多個(gè)LED控制器時(shí)，如果使用PCA9635，則多個(gè)設(shè)備之間的PWM脈沖寬度可能不同。PCA9685具有可編程分頻器以調(diào)節(jié)多個(gè)器件的PWM脈沖寬度。

PCA9685具有外部時(shí)鐘輸入引腳，可接收用戶提供的時(shí)鐘(最大50 MHz)以替代內(nèi)部25 MHz振蕩器。此功能可用以同步多個(gè)設(shè)備。PCA9635沒有外部時(shí)鐘輸入功能。

與PCA9635類似，PCA9685還具有內(nèi)置振蕩器以進(jìn)行PWM控制。但是，PCA9685的PWM控制所用的頻率在大約24 Hz至1526 Hz范圍內(nèi)可調(diào)，而PCA9635的典型頻率為97.6 kHz。這允許通過外部電源控制器使用PCA9685。所有位均設(shè)為相同的頻率。

如果是PCA9685，則LEDn輸出引腳的上電復(fù)位(POR)默認(rèn)狀態(tài)為低電平。對(duì)于PCA9635則為高電平

低電平有效的輸出使能引腳(OE)允許異步控制LED輸出，可用于將所有輸出設(shè)為規(guī)定的I2C總線可編程邏輯狀態(tài)。OE還可用于外部脈沖寬度調(diào)制輸出，這在需要使用軟件控件對(duì)多個(gè)設(shè)備一起進(jìn)行調(diào)光或閃爍控制時(shí)非常有用。

軟件可編程LED全尋呼和三個(gè)子尋呼I2C總線地址允許所有或規(guī)定分組的PCA9685設(shè)備響應(yīng)共用I2C總線地址，例如，允許同時(shí)打開或關(guān)閉所有紅色LED或產(chǎn)生選取框追逐效果，從而最大程度減少I2C總線命令。6個(gè)硬件地址引腳允許同一個(gè)總線上多達(dá)有62個(gè)設(shè)備。

軟件復(fù)位(SWRST)統(tǒng)一尋呼允許控制器通過I2C總線對(duì)PCA9685進(jìn)行復(fù)位，與上電復(fù)位(POR)完全相同，將寄存器初始化為默認(rèn)狀態(tài)，使輸出設(shè)為低電平。這能通過軟件方便且快速地將所有設(shè)備寄存器重新配置為相同的條件。

功能和優(yōu)點(diǎn)

16個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器。每個(gè)輸出可編程：

關(guān)

開

可編程LED亮度

可編程LED打開時(shí)間有助于減少EMI

1 MHz快速模式Plus兼容I2C總線接口的SDA輸出具有30 mA的高驅(qū)動(dòng)能力，可驅(qū)動(dòng)高電容總線

能使每個(gè)LED輸出從完全關(guān)閉(默認(rèn))至最大亮度進(jìn)行4096級(jí)(12位)線性可編程亮度變化

LED輸出頻率(所有LED)一般從24 Hz至1526 Hz進(jìn)行變化(默認(rèn)為PRE_SCALE寄存器的1Eh，導(dǎo)致200 Hz的刷新率和25 MHz的振蕩器時(shí)鐘)

軟件可編程開漏LED輸出可選擇十六個(gè)“圖騰柱”輸出(5 V時(shí)反向電流為25 mA源電流為10 mA0) (默認(rèn)圖騰柱) 無輸入功能

輸出狀態(tài)可編程為根據(jù)Acknowledge或STOP命令變化，以逐字節(jié)或同時(shí)全部的方式更新輸出(默認(rèn)設(shè)為“根據(jù)STOP變化”)。

低電平有效的輸出使能(OE)輸入引腳。當(dāng)OE為高電平時(shí)，LEDn輸出可編程為邏輯1、邏輯0(上電時(shí)默認(rèn))或“高阻抗”。

6個(gè)硬件地址引腳允許將62個(gè)PCA9685設(shè)備連接至同一條I2C總線

切換OE允許通過硬件控制LED閃爍

4個(gè)軟件可編程I2C總線地址（一個(gè)LED全部調(diào)用地址和三個(gè)LED輔助調(diào)用地址）允許以任何組合（例如，群組中一個(gè)寄存器用于“全部調(diào)用”以使I2C總線上的所有PCA9685可同時(shí)尋址，第二個(gè)寄存器用于三個(gè)不同的地址以使總線上所有器件的1/3可同時(shí)尋址）同時(shí)對(duì)器件群組進(jìn)行尋址。通過軟件啟用和禁用這些I2C總線地址

軟件復(fù)位功能(SWRST一般調(diào)用)允許通過I2C總線使設(shè)備復(fù)位

25 MHz典型內(nèi)部振蕩器無需外部組件

外部時(shí)鐘輸入：50 MHz (最大值)

內(nèi)部上電復(fù)位

SDA/SCL輸入端提供噪音濾波器

輸出具有邊緣速率控制

上電時(shí)沒有輸出毛刺

支持熱插入

低待機(jī)電流

工作電源電壓范圍為2.3 V至5.5 V

5.5 V容差輸入

工作溫度：-40 °C至+85 °C