本應用筆記討論了利用MAX6956和MAX6957 I2C和SPI恒流靜態LED驅動器驅動LED的技術。這些技術可應用于具有恒流（內部限流）漏極開路灌電流輸出的其他I/O擴展器。

基礎知識

MAX6956和MAX6957的標準LED連接如圖1所示。負載通常為單個 LED，但也可以是串聯的雙 LED（如圖所示），具體取決于 LED 的選擇和電源電壓。最小電源電壓 V+（MIN） 驅動LED所需的公式可以使用以下公式計算：

V+（MIN） = （VPORT + VLED） volts

其中VPORT是吸收所需負載電流（MAX0和MAX6

為24.6956V，6957mA時）V時輸出端口兩端的壓降發光二極管是所需負載電流下 LED 兩端的壓降（紅色 LED 通常在 1.8V 至 2.4V 范圍內，藍色、白色和高效綠色 LED 通常在 3V 至 4.2V 范圍內）。

圖1.標準 LED 連接。

圖1顯示了返回驅動器電源電壓的LED輸出負載。這通常是最方便的負載供應。但是，如果需要，可以將負載連接到較低的電壓。使用較低電壓的LED電源的一個很好的理由是通過更好地匹配LED正向電壓和電源來提高效率并降低驅動器耗散。圖2所示示例展示了一個RGB三元組驅動，使用驅動器5V電源作為高正向電壓藍色和綠色LED的電源，以及3.3V電源作為低正向電壓紅色LED的電源。

圖2.將 LED 連接到多個電源。

負載不得連接至高于MAX6956或MAX6957芯片電源V+的電壓，因為這些輸出端口沒有過壓保護。當驅動器和負載使用不同的電源時，請注意上電時序，以避免輸出被拉高到高于芯片電源。如果2.3V電源在3V電源之前上電，則圖5電路中會出現這種情況。

并聯驅動 LED

可以并聯驅動多個 LED，以共享來自單個輸出的電流（圖 3）。“鎮流器”電阻R1和R2在LED的正向電壓不匹配時有助于LED之間的電流平衡。在許多情況下，相同類型和制造商的現代LED匹配得足夠好，可以省略電阻，強度不匹配可以忽略不計。

圖3.從一個輸出驅動多個 LED。

想要更大的 LED 電流？使用更多端口

MAX6956和MAX6957的輸出端口可吸收高達24mA的電流。如果需要更大的負載電流，可以以線或方式并聯多個端口以驅動單個負載（圖 4）。由于每個輸出都是恒流吸收，因此并聯輸出不需要同時打開，因為每個輸出在啟用時只會吸收其編程的恒定電流。并聯輸出還提高了 LED 強度控制的分辨率。MAX6956和MAX6957提供電流控制，每路輸出16級。導線或兩個輸出使電流分辨率加倍至32步（超過電流范圍的兩倍），三個輸出導線ORed提供48步（超過電流范圍的三倍），依此類推。請注意，無論并聯的輸出數量如何，每步的電流量都保持不變。

圖4.并聯輸出以增加驅動電流。

甚至更高的 LED 驅動電壓？添加晶體管

如前所述，輸出負載不能連接到高于MAX6956或MAX6957電源的電壓。如果MAX6956或MAX6957工作在低電壓不足以驅動LED，例如2.5V，則會引起問題。此外，5.5V 最大電源電壓限制串聯 LED 連接到 2 個紅色 LED（圖 1），并且僅連接一個藍色或白色 LED。

圖5所示電路使用單個晶體管電平轉換器，允許使用更高的電壓來驅動LED，同時保持LED驅動器輸出的恒流行為。Q1 用作共基極（級聯）電流開關。端口輸出 VPORT 被限制在 （V+ - VBE），因為Q1的基極與驅動器電源電壓V+相連。端口的恒流Iport將流過Q1的集電極和LED負載，減去Q1占用的小基極電流。通過為Q1選擇合理的高增益（?》1）晶體管，可以將Q100基極電流引起的電流誤差保持在1%以下。

圖5.從更高的電壓驅動 LED。

晶體管Q1的集電極可以達到的最低電壓是（V+ - VBE + VCE）伏特，或大約（V+ - 0.5V）。因此，LED 的最大驅動電壓為 （VEXT - V+ + 0.5V） 伏特。MAX6956或MAX6957在該輸出端的功耗（Vport x Iport）=（（V+ - VBE）x Iport）瓦特，與LED電源電壓Vext無關。調整管Q1將吸收LED兩端未下降的多余LED電源電壓，因此將耗散（（VEXT - VLEDS - V+ + VBE）x IPORT）瓦特。

如需更大的驅動電流和更高的電壓，請結合圖4和圖5所示的電路。如圖2所示，需要并聯多個端口（圖4中顯示5個并聯）連接到單個調整管的發射極。只需要一個外部調整管，額定電流相當于所有并聯端口的總電流。

圖5所示電路的一個限制是Q1的集電極不能低于（V+ - VBE + VCE（sat）），僅略低于V+。如果V+為高電平，例如5V，則MAX6956或MAX6957不僅會因為輸出端的高壓降而耗散高功率，而且LED的電壓裕量也會減小。一個簡單的解決方案是使用串聯齊納二極管將Q1的基極偏置到較低的電壓。只需一個齊納二極管即可為多個調整管提供服務，如圖6中的示例電路所示。利用該電路，MAX6956或MAX6957在電源電壓為4.5V至5.5V時壓降約1.5V至2.5V。

圖6.使用齊納二極管以最小化驅動器裕量。