MAX6958/MAX6959：高效2線(xiàn)接口LED顯示驅(qū)動(dòng)方案解析

在電子設(shè)備的顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片起著至關(guān)重要的作用。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下MAXIM公司推出的MAX6958/MAX6959 2線(xiàn)接口、3V至5.5V、4位9段LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片，它不僅能驅(qū)動(dòng)多種LED顯示組合，還具備按鍵掃描等實(shí)用功能。

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芯片概述

MAX6958/MAX6959是緊湊型復(fù)用共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)(SMBus ^{TM})和I2C兼容的2線(xiàn)串行接口，可將微處理器與七段數(shù)字LED或離散LED連接起來(lái)。其2線(xiàn)串行接口采用固定的0.8V/2.1V邏輯閾值，當(dāng)顯示驅(qū)動(dòng)器由5V電源供電時(shí)，能與2.5V和3.3V系統(tǒng)兼容。

驅(qū)動(dòng)能力

• 可驅(qū)動(dòng)多達(dá)四個(gè)帶小數(shù)點(diǎn)的7段數(shù)字，外加四個(gè)離散LED；若不使用數(shù)字的小數(shù)點(diǎn)，則可驅(qū)動(dòng)四個(gè)7段數(shù)字和八個(gè)離散LED；還能驅(qū)動(dòng)多達(dá)36個(gè)離散LED。
• MAX6959還包含兩個(gè)輸入端口，可配置為按鍵開(kāi)關(guān)讀取器，自動(dòng)掃描并消抖多達(dá)八個(gè)開(kāi)關(guān)。

芯片特性

• 接口與電源：具備400kbps的2線(xiàn)串行接口，工作電壓范圍為3V至5.5V。
• 驅(qū)動(dòng)性能：能驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)字，提供23mA的恒定電流LED段驅(qū)動(dòng)，采用十六進(jìn)制解碼/無(wú)解碼數(shù)字選擇。
• 亮度控制：擁有64級(jí)數(shù)字亮度控制，可靈活調(diào)節(jié)顯示亮度。
• 抗干擾設(shè)計(jì)：段驅(qū)動(dòng)器采用壓擺率限制，有效降低EMI。
• 按鍵處理：MAX6959可對(duì)多達(dá)八個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行消抖處理，具備n鍵翻轉(zhuǎn)功能，按鍵輸入消抖時(shí)還有IRQ輸出。
• 低功耗模式：具有20μA的低功耗關(guān)機(jī)模式，數(shù)據(jù)可保留。
• 溫度范圍：適用于 -40°C至 +125°C的汽車(chē)溫度范圍。
• 封裝形式：提供16引腳PDIP和QSOP封裝。

電氣特性

絕對(duì)最大額定值

DC電氣特性

包含工作電源電壓、關(guān)機(jī)電源電流、工作電源電流、顯示掃描速率、按鍵掃描消抖時(shí)間、段驅(qū)動(dòng)源電流、段電流壓擺率、段驅(qū)動(dòng)電流匹配等參數(shù)，在不同條件下有相應(yīng)的典型值和最值。

時(shí)序特性

規(guī)定了串行時(shí)鐘頻率、總線(xiàn)空閑時(shí)間、保持時(shí)間、建立時(shí)間等參數(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

典型工作特性

通過(guò)一系列圖表展示了按鍵掃描消抖時(shí)間與溫度、掃描速率與溫度、掃描速率與電源電壓、段源電流與電源電壓等關(guān)系，為工程師在不同工作條件下的設(shè)計(jì)提供參考。

引腳描述

詳細(xì)功能解析

顯示連接方案

MAX6958/MAX6959可采用多種顯示連接方式，如連接四個(gè)單數(shù)字顯示器、兩個(gè)雙數(shù)字顯示器等，還能處理雙色單數(shù)字顯示器。其包含七段顯示的十六進(jìn)制字體映射，可直接控制七段LED數(shù)字或使用十六進(jìn)制字體。

串行接口

作為從設(shè)備，通過(guò)2線(xiàn)接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用串行數(shù)據(jù)線(xiàn)（SDA）和串行時(shí)鐘線(xiàn)（SCL）實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備間的雙向通信。每次傳輸包括起始條件、7位從地址加R/W位、1個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和停止條件。

寄存器功能

• 數(shù)字類(lèi)型寄存器：包括四個(gè)數(shù)字寄存器和一個(gè)段寄存器，用于存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)，每個(gè)位控制一個(gè)段的狀態(tài)。
• 解碼模式寄存器：設(shè)置每個(gè)數(shù)字的十六進(jìn)制解碼或無(wú)解碼操作，可靈活組合。
• 配置寄存器：用于進(jìn)入和退出關(guān)機(jī)模式、檢查設(shè)備類(lèi)型和全局清除數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
• 掃描限制寄存器：設(shè)置顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)量，同時(shí)限制可掃描的按鍵數(shù)量。
• 強(qiáng)度寄存器：通過(guò)內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制器提供數(shù)字控制的顯示亮度。
• 端口配置寄存器（MAX6959）：配置INPUT1、INPUT2和IRQ/SEG9端口的功能。
• 按鍵消抖寄存器（MAX6959）：顯示哪些按鍵已被消抖檢測(cè)到。
• 按鍵按下寄存器（MAX6959）：顯示哪些按鍵在最后一次測(cè)試中被按下。
• 顯示測(cè)試寄存器：可使所有LED亮起，用于測(cè)試顯示功能。

按鍵掃描（MAX6959）

MAX6959的兩個(gè)輸入端口可作為通用邏輯輸入或進(jìn)行自動(dòng)按鍵掃描。按鍵掃描電路利用LED的共陰極驅(qū)動(dòng)器輸出作為按鍵掃描驅(qū)動(dòng)器，最多可掃描八個(gè)按鍵。每個(gè)按鍵連接到INPUT1或INPUT2時(shí)，若有多個(gè)按鍵連接，需使用小信號(hào)二極管防止短路。

應(yīng)用信息

驅(qū)動(dòng)雙色LED

將雙色數(shù)字視為兩個(gè)單色數(shù)字進(jìn)行處理，可實(shí)現(xiàn)紅、綠或橙色顯示。

低電壓操作

在4.5V至5.5V電源電壓下，可保證為2.4V（或更低）LED提供23mA的段電流；在3V電源電壓下，可為2V（或更低）LED提供至少15.5mA的段電流。

功率耗散計(jì)算

可通過(guò)公式 (P{D}=(V+× I+)+(V+-V{LED })(DUTY × I_{SEG} × N)) 計(jì)算芯片的上限功率耗散。

電源供應(yīng)

使用單個(gè)3V至5.5V電源供電，需在V +與GND之間靠近設(shè)備處旁路一個(gè)0.1μF的電容，若芯片遠(yuǎn)離電路板輸入的大容量去耦電容，還需額外旁路一個(gè)10μF的電容。

總結(jié)

MAX6958/MAX6959以其豐富的功能、良好的電氣特性和廣泛的應(yīng)用適應(yīng)性，為電子工程師在LED顯示驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。無(wú)論是在消費(fèi)電子、工業(yè)控制還是汽車(chē)電子等領(lǐng)域，都能發(fā)揮重要作用。希望本文能幫助工程師更好地理解和應(yīng)用這兩款芯片，在實(shí)際設(shè)計(jì)中取得理想的效果。你在使用類(lèi)似芯片時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。