MBI5020

MBI5020 HMSEMI | Alldatasheet

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16 位恒电流 LED 驱动器 概述 MBI5020是利用 CMOS 技术，专为 LED 显示面版设计的驱动 IC，它内建的 CMOS 位移缓存器与栓锁 功能，可以将串行的输入数据转换成平行输出数据格式。MBI5020的 16 个电流源，可以在每个输出级提供 3～45 mA 恒定电流量以驱动 LED 。 在应用MBI5020 于 LED 面板系统设计之时，MBI5020 可提供系统设计人员极大的弹性与极佳的组件效 能。MBI5020 的使用者可以经由选用不同阻值的外接电阻器来调整 MBI5020 各输出级的电流大小，藉此机 制，使用者可轻松地控制LED 的发光亮度。MBI5020的设计保证其输出级可耐压20V 以上，因此可以在每 个输出端串接多个 LED。 此外，MBI5020亦提供25MHz 的高时钟频率以满足系统对大量数据传输上的需求。 功能特点 z 16个恒电流输出通道 z 恒电流输出值不受输出端负载电压影响 z 极为精确的电流输出值 z 利用一个外接电阻，可调整电流输出值 z 快速的输出电流响应，OE ( 最小值)：40ns (VDD= 3.3V) z 恒电流输出范围：3～45 mA z 高达25MHz时钟频率 z 具有施密特触发器输入装置 z 工作电压：3.3V/5V z 封装形式：SSOP24-3(MBI5020S)， SSOP24-2(MBI5020SN)，SOP24(MBI5020M) 精确的电流 条件 通道间 芯片间 <±1.5％ <±3 ％ IOUT =3 mA～30mA@VDS=0.8V;VDD=3.3V IOUT =3 mA～45mA@VDS=0.8V;VDD=5.0V 管脚排列图 12 13 24GND SDI CL K OUT0 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 OUT9 OUT10 OUT11 OUT12 OUT13 OUT14 OUT15 OE SDO R- EX T VDD LE MBI5020 SSOP24-3(MBI5020S), SSOP24-2(MBI5020SN), SOP24(MBI5020M) MBI5020

管脚说明 序号 管脚名称 功能说明

1 GND 接地端。

2 SDI 输入至位移缓存器之串行数据输入端。

3 CLK 时钟信号输入端；位移会发生在时钟上升沿。

数据闪控(data strobe)输入端。 当 LE 是高电位时，串行数据会被传入至输出栓锁器；当LE 是低电位时， 资料会被栓锁住。 5～20 0 OUT～

15 OUT

恒电流输出端。 21 OE 输出使能信号端。 当OE 是低电位时，即会启动 0 OUT～ 15 OUT输出；当 OE 是高电位时，

0 OUT～ 15 OUT输出会被关闭(不驱动电流)。

22 SDO 串行数据输出端；可接至下一个驱动器之 SDI 端。

23 R-EXT 连接外接电阻之输入端；

此外接电阻可设定所有输出通道之输出电流。 24 VDD 3.3V/5V 电源供应端。 功能框图 输出电流量调节器 16位恒输出驱动器 16位恒输出拴锁器 16位等位移暂存器 SDO GND VDD R- EXT LE SDI CLK OE OUT0 OUT1 OUT14 OUT15 MBI5020

功能说明 恒电流 将MBI5020应用于LED 面板设计上时，通道间与通道间，甚至芯片与芯片间的电流，差异极小。此源 自于MBI5020的优异特性： 1) 通道间的一般电流差异小于±1.5% （典型值） ，而芯片间的一般电流差异小于±3%（典型值） 。 2) 具有不受负载端电压影响的电流输出特性，如下图所示。输出电流的稳定性将不受 LED 顺向电压(Vf) 变化而影响。 MBI5020

调整输出电流 如下图所示，由外接一个电阻 R ext 调整输出电流(IOUT)。 外接至 R-EXT 端的电阻值，以 Ω 为单位。 套用下列公式可计算出输出电流值： VR-EXT = 1.24V；IOUT = (VR-EXT / Rext) ×15 公式中的 VR-EXT 是指 R-EXT 端的电压值，Rext 是指外接至R-EXT 端的电阻值，当电阻值是744Ω，套入公 式可得输出电流值是 25mA；当电阻值是 1860Ω 时，输出的电流则为 10mA。 封装体散热功率(PD) 封装体的最大散热功耗，是公式 PD (max)=(Tj-Ta)/Rth(j-a)来决定。 当 16 个通道同时打开时，真正的功率为PD (act)=(IDD×VDD)+( IOUT×Duty×VDS×16)。 为保持 PD (act) ≤PD (max)，可输出的最大电流与 duty cycle 间的关系为： IOUT = {[ (Tj – Ta) / Rth(j-a) ] – (IDD×VDD)} / VDS / Duty / 16，其中 Tj = 150°C。 MBI5020

Condition: IOUT= 50mA,16 output Channels Device Type Rth(j-a)(°C/W) SOP24 66.66 SSOP24 88.39 依据 PD(max) = (Tj–Ta) / Rth(j-a) ，被允许的最大散热功率会随环境温度增加而降低。 MBI5020

负载端供应电压 (V LED) 为使封装体散热能力达到最佳化，建议输出端电压 (V DS) 的最佳操作范围是 0.4V~0.8V。如果 VDS = VLED – Vf 且 VLED = 5V 时，此时过高的输出端电压(VDS)可能会导致 P D(act) > PD (max)；在此状况，建议 尽可能使用较低的 VLED 电压供应，也可用外串电阻或Zener diode 当做 VDROP。此可导致VDS = (VLED–Vf) – VDROP，达到降低输出端电压 (V DS) 之效果。外串电阻或 Zener 的应用图可参阅下图。 V V Vf VDS LED DR OP MBI5024 Vf TMBI5024 VLED VDR OP VDS 输入及输出等效电路 MBI5020

时序图 真值表 CLK LE OE SDI 0 OUT… 7 OUT… 15 OUT SDO H L D n nD …… 7 nD − …… 15 nD − Dn-15 L L D n+1 不变 D n-14 H L D n+2 2 nD + …… 5 nD − …… 13 nD − Dn-13 X L D n+3 2 nD + …… 5 nD − …… 13 nD − Dn-13 X H D n+3 使 LED 不亮 D n-13 MBI5020

极限参数 特性 符号 工作范围 单位 电源电压 V DD 0 ～7.0 V 输入端电压 V IN -0.4 ～VDD +0.4 V 输出端电流 I OUT +90 mA 输出端电压 V DS -0.5 ～+20.0 V 时钟频率 F CLK 25 MHz 接地端电流 I GND +1000 mA 消耗功率 SSOP24-3(MBI5020S) PD 1.4 W SOP24 1.9 SSOP24-2(MBI5020SN) 1.4 热阻抗 SSOP24-3(MBI5020S) Pth(j-a) 88.39 ℃/W SOP24 66.66 SSOP24-2(MBI5020SN) 88.39 工作温度 T opr -40 ～+85 ℃ 储存温度 T stg -55 ～+150 ℃ 电参数 直流特性(VDD=5V ，Ta=25℃) 特性 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单 位 电源电压 V DD - 4.5 5.0 5.5 V 输出端电压 V DS 0 OUT～ 15 OUT - - 20.0 V 输出端电流 IOUT 用直流特性量测电路 3 - 45 mA IOH SDO - - -1.0 mA IOL SDO - - 1.0 mA 输出端 电压 高电位 V IH Ta=-40 ～85℃ 0.7V DD - V DD V 低电位 V IL Ta=-40 ～85℃ GND - 0.3V DD V 输出端漏电流 I OH V OH =20.0V - - 0.5 μA 输出端 电压 SDO VOL I OL =+1.0mA - - 0.4 V VOH I OH =-1.0mA 4.6 - - V 输出电流 1 I OUT1 V DS =1.0V R ext =1240Ω - 15 - mA 电流偏移量 （芯片内） dI OUT1 IOL=15mA VDS =1.0V Rext =1240Ω - ±1.5 ±3 % 输出电流 2 I OUT2 V DS =1.0V R ext =620Ω - 30 - mA 电流偏移量 （芯片内） dI OUT2 IOL=30mA VDS =1.0V Rext =620Ω - ±1.5 ±3 % 电流偏移量 （芯片间） dI OUT3 IOL=30mA VDS =1.0V Rext =620Ω ±3 ±6 % 电流偏移量vs.输出电压 %/dV DS 输出电压=1.0～3.0V - ±0.1 - %/V MBI5020

电流偏移量vs.电源电压 %/dV DD 电源电压=4.5～5.5V - ±1 - %/V 上拉电阻 R IN (up) OE 250 500 800 K Ω 下拉电阻 R IN (down) LE 250 500 800 KΩ 电压源输出 电流 “OFF” IDD (off)1 Rext =未接，

0 OUT～ 15 OUT=Off

• 2.5 5 mA IDD (off)2 Rext =1240Ω，
• 4.5 7.0 IDD (off)3 Rext =620Ω，
• 6 9.0 “ON” IDD (on)1 Rext =1240Ω，

0 OUT～ 15 OUT=On

• 5.2 8.5 IDD (on)2 Rext =620Ω，

6.5 9.5 直流特性(VDD=3.3V， Ta=25 ℃) 特性 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单 位 电源电压 V DD - 3.0 3.3 4.5 V 输出端电压 V DS 0 OUT～ 15 OUT - - 20.0 V 输出端电流 IOUT 用直流特性量测电路 3 - 30 mA IOH SDO - - -1.0 mA IOL SDO - - 1.0 mA 输出端 电压 高电位 V IH Ta=-40 ～85℃ 0.7*V DD - V DD V 低电位 V IL Ta=-40 ～85℃ GND - 0.3*V DD V 输出端漏电流 I OH V OH =20.0V - - 0.5 μA 输出端 电压 SDO V OL I OL =+1.0mA - - 0.4 V VOH I OH =-1.0mA 2.9 - - V 输出电流 1 I OUT1 V DS =1.0V R ext =1860Ω - 10 - mA 电流偏移量（芯片内） dI OUT1 IOL=10mA VDS =1.0V Rext =1860Ω - ±1.5 ±3 % 输出电流 2 I OUT2 V DS =1.0V R ext =744Ω - 25 - mA 电流偏移量（芯片内） dI OUT2 IOL=25mA VDS =1.0V Rext =744Ω - ±1.5 ±3 % 电流偏移量（芯片间） dI OUT3 IOL=25mA VDS =1.0V Rext =744Ω ±3 ±6 % 电流偏移量vs.输出电 压 %/dVDS 输出电压=1.0～3.0V - ±0.1 - %/V 电流偏移量vs.电源电 压 %/dVDD 电源电压=3.0～3.6V - ±1 - %/V 上拉电阻 R IN (up) OE 250 500 800 KΩ 下拉电阻 R IN (down) LE 250 500 800 KΩ MBI5020

电压源输出 电流 “OFF” IDD (off)1 Rext =未接，

• 1.8 5.0 mA IDD (off)2 Rext =1860Ω，
• 4.1 7.0 IDD (off)3 Rext =744Ω，
• 5.2 8.5 “ON” IDD (on)1 Rext =1860Ω， 0 OUT～

15 OUT=On

• 4.5 7.0 IDD (on)2 Rext =744Ω， 0 OUT～

5.4 8.5 交流特性(V DD=5V) 特性 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 LE - OUTn tPLH2 VDD =5.0V VDS =1.0V VIH = VDD VIL =GND Rext =930Ω VL =4.5V RL =162Ω CL =10pF - 30 50 ns OE - OUTn tPLH3 - 20 40 ns CLK-SDO t PLH 15 35 ns LE - OUTn tPHL2 - 30 50 ns OE - OUTn tPHL3 - 30 50 ns CLK-SDO t PHL - 10 30 ns 脉波宽度 CLK t w(CLK) 10 - - ns LE t w(L) 20 - - ns OE tw(OE) 40 - - ns LE 的保持时间 t h(L) 5 - - ns LE 的设置时间 t su(L) 5 - - ns CLK 讯号的最大上升时间 t r - - 500 ns CLK 讯号的最大下降时间 t f - - 500 ns 电流输出的电位上升时间 t or - 30 60 ns 电流输出的电位下降时间 t of - 10 30 ns 交流特性(VDD=3.3V) 特性 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 LE - OUTn tPLH2 VDD =3.3V VDS =1.0V VIH = VDD VIL =GND Rext =930Ω VL =3.0V RL =100Ω CL =10pF - 40 60 ns OE - OUTn tPLH3 - 40 60 ns CLK-SDO t PLH - 20 40 ns LE - OUTn tPHL2 - 40 60 ns OE - OUTn tPHL3 - 40 60 ns CLK-SDO t PHL - 20 40 ns 脉波宽度 CLK t w(CLK) 20 - - ns LE t w(L) 20 - - ns OE tw(OE) 80 - - ns LE 的保持时间 t h(L) 5 - - ns MBI5020

LE 的设置时间 t su(L) 5 - - ns CLK 讯号的最大上升时间 t r - - 500 ns CLK 讯号的最大下降时间 t f - - 500 ns 电流输出的电位上升时间 t or - 40 80 ns 电流输出的电位下降时间 t of - 30 60 ns 时序的波形图 MBI5020

参考应用线路图 直流特性的测试电路 交流特性的测试电路 *：此电路仅供参考。 MBI5020

封装尺寸 SSOP24-3 1.00TYP Uni t：mm 13.00±0.20 6.00±0.20 7.90±0.20 0.10±0.05 1.50±0.20 0.45±0.20 0°～7°0.39～0.47 0.132～0.222 SSOP24-2 0.635BSC 8.45～8.85 0.50～0.80 Unit：mm 0°～8°0.23～0.33 1.05BS C 3.70～4.10 5.80～6.201.30～1.50 0.10～0.25 1.75 MBI5020

0.406(Typ) 1.27 7.42～7.62 15.28～12.48 Unit：mm 9.90～10.50 0.70～0.90 0.10～0.25 2.13～2.23 8.70(Typ) MBI5020