LED点光源恒流驱动芯片UCS1903(含NOTE)

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2024年3月8日发(作者：)

三通道LED驱动控制电路UCS1903

产品概述

UCS1903是三通道LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU数字接口、数据锁存器、LED高压驱动等电路。通过外围MCU控制实现该芯片的单独辉度、级联控制实现户外大屏的彩色点阵发光控制。产品性能优良，质量可靠。

主要特点

 输出端口耐压15V

 芯片内置稳压管，电源端需串电阻到IC VDD脚，无需外加稳压管

 辉度调节电路（256级辉度可调）

 内置双RC振荡，并根 据数据线上信号进行时钟同步，在接受完本单元的数据后能自动将后续数据进行整形转发

 内置上电复位电路

 PWM控制端能够实现256级调节，扫描频率不低于400Hz/s

 串行接口级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码

 线性传输时，可无限级联

 任意两点传输距离超过10米而无需增加任何电路

 当刷新速率30帧/秒时，低速模式级联数不小于512点，高速模式不小于1024点



数据发送速度可达400Kbps与800Kbps两种模式



采用预置恒流模式，并根据红灯发光强度弱的原理，使OUTR输出口的电流略大于OUTG与OUTB，白光效果更佳。

引出端排列

OUTR

OUTG

OUTB

GND

引出端功能

序号

1

2

3

4

5

6

7

符号

OUTR

OUTG

OUTB

GND

DOUT

DIN

SET

管脚名称

LED驱动输出

LED驱动输出

LED驱动输出

地

数据输出

数据输入

模式设定

VDD

SET

DIN

DO

功 能 描 述

Red(红) PWM控制输出

Green(绿) PWM控制输出

Blue(蓝) PWM控制输出

接地

显示数据级联输出

显示数据输入

接VDD：低速模式；悬空：高速模式

8 VDD

逻辑电源

最大额定值 （如无特殊说明，TA

＝25℃，VSS

＝0V）

参数

逻辑电源电压

输出端口耐压

逻辑输入电压

工作温度

储存温度

符号

VDD

VOUT

VI1

Topt

Tstg

范围

＋6.0～＋7.0

12

−0.5～VDD

＋0.5

−25～＋85

−55～＋150

单位

V

V

V

℃

℃

推荐工作范围 （如无特殊说明，TA

＝−20～＋70℃，VSS

＝0V）

参数

逻辑电源电压

高电平输入电压

低电平输入电压

符号

VDD

VIH

VIL

最小

-

0.7VDD

0

典型

6

-

-

最大

-

VDD

0.3VDD

单位

V

V

V

测试条件

-

-

-

电气参数

（如无特殊说明，TA

＝−20～＋70℃，VDD

＝4.5～5.5V，VSS

＝0V）

参数

低电平输出电流

低电平输出电流

低电平输出电流

输入电流

高电平输入电压

低电平输入电压

滞后电压

符号

IOL1

IOL1

Idout

II

VIH

VIL

VH

最小

-

-

10

-

0.7VDD

-

-

典型

17.5

18.5

-

-

-

-

0.35

最大

-

-

-

±1

0.3VDD

-

单位

mA

mA

mA

µA

V

V

V

测试条件

G，B

R

VO ＝0.4V，DOUT

VI ＝VDD /VSS

DIN，SET

DIN，SET

DIN，SET

开关特性

（如无特殊说明，TA

＝−20～＋70℃，VDD

＝4.5～5.5V，VSS

＝0V）

参数

振荡频率

传输延迟时间

下降时间

数据传输率

输入电容

符号

FOSC1

FOSC2

tPLZ

tTHZ

FMAX

CI

最小

-

-

-

-

400

-

典型

400

800

-

-

-

-

最大

-

-

300

120

-

15

单位

kHz

kHz

ns

μs

测试条件

-

-

CL

＝15pF，DIN → DOUT，RL

＝10kΩ

CL

＝300pF，OUTR/OUTG/OUTB

Kbps

占空比50%

pF -

功能说明

芯片采用单线通讯方式，采用归零码的方式发送信号。芯片在上电复位以后，接受DIN端打来的数据，接受够24bit后，DO端口开始转发数据，供下一个芯片提供输入数据。在转发之前，DO口一直拉低。此时芯片将不接受新的数据，芯片OUTR、OUTG、OUTB三个PWM输出口根据接受到的24bit数据，发出相应的不同占空比的信号，该信号周期在4ms。如果DIN端输入信号为RESET信号，芯片将接收到的数据送显示，芯片将在该信号结束后重新接受新的数据，在接受完开始的24bit数据后，通过DO口转发数据，芯片在没有接受到RESET码前，OUTR、OUTG、OUTB管脚原输出保持不变，当接受到24µs以上低电平RESET码后，芯片将刚才接收到的24bit PWM数据脉宽输出到OUTR、OUTG、OUTB引脚上。

芯片采用自动整形转发技术，使得该芯片的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限刷屏速度要求。例如我们设计一个1024级联，它的刷屏时间为1024X0.4X2＝0.8192ms（芯片的数据延迟时间为0.4µs），不会有任何闪烁的现象。

时序波形图

1）输入码型

2）低速模式时间

名称

T0H

T1H

T0L

T1L

描 述

0码，高电平时间

1码，高电平时间

0码，低电平时间

1码，低电平时间

典型值

0.5µs

2.0µs

2.0µs

0.5µs

容许误差

±150ns

±150ns

±150ns

±150ns

注：当为高速模式时，以上时间仅需一半(Reset码时间不变)。

3）连接方法

4）数据传输方法

注：其中D1为MCU端发送的数据，D2、D3、D4为级联电路自动整形转发的数据。

5）24bit的数据结构

R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 G0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

注：高位先发，按照RGB的顺序发送数据

应用线路图

1 电源电压5V，带单颗LED

采用恒流方式可以在电压不断下降的同时达到亮度及色温保持不变的理想效果。建议在IC的信号输入端串一个33的电阻防止带电拔插等情况下损坏IC输入端。

2 电源电压12V，每路带3颗LED的应用图

建议在IC的信号输入及输出端各串一个33的电阻防止带电拔插或电源和信号线反接等情况下损坏IC输入及输出端。

如果是应用在光条等产品上，可在每半米的头和尾上各串一个33的电阻。

如果是应用在模组上，则需要在每个模组的输入及输出端串上一个33的电阻。

3 电源电压24V，串联3～6个LED灯以上的应用图

基极电阻RB可取5kΩ，NPN晶体管的放大倍数β＞150。Vcc的最高耐压取决于NPN三极管的VCEO，一般在25V以上。在RB取值5K左右时，R1取值3.8K

4 电源电压24V，串联3×（3～6）个LED灯以上的应用图

基极电阻RB可取5kΩ，NPN晶体管的放大倍数β＞150。Vcc的最高耐压取决于NPN三极管的VCEO，一般在25V以上。如果按上图方法连接电路，MCU发送的亮度数据和实际亮度是反向的。

5 UCS1903控制UCS2915驱动1W的LED应用图

UCS1903可以配置成6～24V电压供电，电源与地之间的104P电容尽量靠近IC本体，并且回路最近，但根据输入电压不同，应配置不同的电源电阻R，该阻值列表如下：

电源电压 建议电源接口与VDD间连接电阻

5V

12V

24V

100

3.3K

3.8K(外加三极管)

在实际应用中，VDD电压恒定在5V左右，SET端接高时，应连接在VDD，禁止接外部电源VCC，防止芯片击穿。在电源电压24V时，必须串联三极管NPN三极管，以免输出端口被击穿。

封装外形图和尺寸

SOP8

符号

A

A1

A2

b

c

D

E

E1

e

L

θ

mm

最小值

1.350

0.100

1.350

0.330

0.170

4.700

3.800

5.800

0.400

0°

最大值

1.750

0.250

1.550

0.510

0.250

5.100

4.000

6.200

1.270

8°

inches

最小值

0.053

0.004

0.053

0.013

0.006

0.185

0.150

0.228

0.016

0°

最大值

0.069

0.010

0.061

0.020

0.010

0.200

0.157

0.244

0.050

8°

1.270(BSC) 0.050(BSC)

避免电容失效造成工程问题的通知及建议

近期不少LED厂家因贴片电容出现不良而导致工程问题不断，有些情况还非常糟糕，并且很难有外围补救措施。经过分析，发现电容导致的问题最可能出现在以下情况之一：

1. 挑选或购买电容的型号不对，造成电容耐压不足而被击穿漏电。额定电压是一个电容的基本参数，一般标在产品标签上，如“0805B104K500NT”标签中的“500”代表耐压50V，耐压不足可能导致电容击穿漏电。

2. 电容品质不良造成长期工作时漏电，最坏情况下可能会直接短路。

3. 一般贴片电容为陶瓷介质电容，承受机械应力强度差，很容易受力而断裂，有时内部断裂不易从外部察觉，但时间长了裂缝处会吸收空气中的水分（吸湿）而逐渐产生漏电。

一般IC边上的电容都是和IC的电源、地并联做为滤波电容，电容漏电后会拉低IC工作电压，导致IC不能正常工作，对于级联应用来说，代表后面的灯都会不正常，影响非常严重，而且很难有有效的工程补救解决方案。所以建议客户对此引起足够重视，以免造成不可挽回的工程损失及信誉损失。以下是减少此问题的一些建议：

1. 电容采购前一般要写明耐压等要求，到货后要检查产品标签以确定额定电压，容量，介质等参数，尤其是额定电压和容量。

2. 电容采购建议选择较为知名品牌，如风华，国巨等。同时务必从正规渠道购买电容。一般操作可先选定品牌，然后致电厂家咨询，确认其代理商，然后直接从代理商处购买，反正务必设法保证买到正品电容。当前不建议购买三星电容，因为其知名度虽高，但从市场反应来说假货泛滥，很容易出问题。总之，因为电容的外观无法区分，造假容易，仿个标签即可，所以从正规渠道购买非常重要。

3. 加工中务必要注意贴片陶瓷电容抗机械应力差，一般LED产品都有分板工序，这是一个易造成陶瓷电容断裂的关键工艺，需要重点考虑，以尽可能减少分板造成的机械应力。同时如果是长条板也要注意减少搬动过程中只拿一头，另一头悬空造成的弯曲应力。当然，版图的优化有助于减少应力。

本文标签： 电容数据芯片电压输出