芯格諾(X-Signal Integrated)推出了倍受期待的LED驅(qū)動(dòng)數(shù)字電源芯片XP2116，采用全程直流(DC)調(diào)光技術(shù)，將調(diào)光深度推進(jìn)至千分之一，調(diào)光分辨率更是高達(dá)16bit(十萬分之二)，具有串口（UART）數(shù)字通訊端口最多可以支持 7 個(gè)不同的地址，以實(shí)現(xiàn)高達(dá)七通道控制。

一、XP2115簡介

XP2116 產(chǎn)品是一款用于固態(tài)照明（Solid State Lighting）的 DC/DC 降壓（Buck）數(shù)字調(diào)光驅(qū)動(dòng)專用芯片。此產(chǎn)品支持輸入電壓范圍 20V-80V，功率范圍 5W-150W。XP2116 可以實(shí)現(xiàn)低至 0.1%無微閃，無臺(tái)階感的平滑調(diào)光。同時(shí)，XP2116 可以支持完全調(diào)滅,并確保無回閃或鬼火。

在中高調(diào)光區(qū)間，XP2116 工作在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）下，通過調(diào)節(jié)電感峰值以及平均電流實(shí)現(xiàn)純直流（DC）調(diào)光功能。在低調(diào)光區(qū)間，XP2116 工作在低紋波的組激發(fā)（Group Burst）模式下，通過調(diào)節(jié)激發(fā)占空比實(shí)現(xiàn)調(diào)光。得益于 XPC 數(shù)字內(nèi)核的精準(zhǔn)控制，無論在哪種模式下，XP2116 都將 LED 電流紋波控制在很低的水平。結(jié)合一定的輸出電容，XP2116 可真正實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)全程 DC 調(diào)光。

同時(shí)，XPC 數(shù)字內(nèi)核使得 XP2116 具備卓越的線性和負(fù)載調(diào)整率。無論輸出電壓低達(dá) 5V 還是高達(dá) 90%的輸入電壓，LED 電流的偏差可以控制在+-3%以內(nèi)。并且即使在最低調(diào)光點(diǎn)，XP2116 的負(fù)載/線性調(diào)整率依然可以接近100%調(diào)光的水平。

XP2116 具有串口（UART）數(shù)字通訊端口。RX 接受 3.3V 或 5V 的邏輯輸入；而根據(jù)不同 CFG 配置，TX 可以發(fā)送 3.3V 邏輯或者選擇開漏輸出。XP2116 最多可以支持 7 個(gè)不同的地址，以實(shí)現(xiàn)高達(dá)七通道控制。UART 口可以用作兩種模式的調(diào)光，配置，以及信息讀取。

二、方案設(shè)計(jì)

2.功能測試

2.1 負(fù)載調(diào)整率測試

2.2 PWM調(diào)光測試

Vo=58V的調(diào)光效果實(shí)測

Vo=30V的調(diào)光效果實(shí)測

Vo=3V的調(diào)光效果實(shí)測

2.3 特色技術(shù)：UART數(shù)字通信接口

2.3.1 工作時(shí)序

2.3.2 UART 信號(hào)檢測和格式

XP2116 可以支持 9600 – 115200bps 之間任意的波特率通訊。XP2116 能夠自動(dòng)識(shí)別上位機(jī) MCU 發(fā)來的波特率，并匹配其波特率進(jìn)行回傳。為了防止開關(guān)噪音干擾，RX 口有 280nS 的毛刺屏蔽功能。另外，XP2116 在 115200bps 下，可以支持最多+-5%的占空比畸變。高低電平差異最多可以支持到8.25uS vs. 9.11uS。下圖為單字節(jié)寫操作 UART 通訊的信號(hào)格式（LSB 在前，MSB 在后）：

注意每幀之間，必須隔開至少 3 bit 的時(shí)間用于斷幀，不然 XP2116 將無法正確識(shí)別。另外，XP2116 的工作模式為半雙工，在 XP2116 的 TX 回復(fù)期間，上位機(jī)不允許對(duì) RX 進(jìn)行通訊。必須等 TX 回復(fù)完后停滯 3bit 斷幀后，才允許下一個(gè)命令。舉例，如果想要對(duì) UART ID = 1 的 XP2116 的 0x20 地址寫 0xFF，則四個(gè)字節(jié)的內(nèi)容分別是：0x55，0x09，0x20，0xFF。下圖為單字節(jié)讀操作的的 UART 通訊信號(hào)格式（LSB 在前，MSB 在后）：

2.3.3 調(diào)光工作模式

XP2116 有兩種調(diào)光控制模式：普通模式和專家模式，對(duì)應(yīng)的寄存器操作見寄存器表。普通模式支持兩路 Dim1 和 Dim2 調(diào)光，每一路分辨率為 11bit，即 1/2048，2047 代表 100%。XP2116 會(huì)將 dim1 和 dim2 的調(diào)光命令在內(nèi)部相乘，產(chǎn)生最終的調(diào)光百分比輸出。而專家模式僅支持一路調(diào)光，分辨率 16bit，即 1/65536，65535 代表 100%。

普通調(diào)光模式內(nèi)建 RC 過渡，即 MCU 只需要給定目標(biāo)%，XP2116 會(huì)從當(dāng)前調(diào)光%，經(jīng)過 RC 過渡到目標(biāo)%，過渡的中間值無需MCU 給出。并且 MCU 可以配置過渡時(shí)間長度。專家模式下，XP2116 內(nèi)部不會(huì)做任何過渡，需要 MCU 給出每一個(gè)中間過渡值實(shí)現(xiàn)過渡曲線。示意圖如下：

總結(jié)

XP2116方案支持輸入電壓范圍 20V-80V，功率范圍 5W-150W。全面優(yōu)化動(dòng)態(tài)響應(yīng)、待機(jī)功耗、效率和噪音等核心指標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)千分之一的深度調(diào)光，以及16bit的高調(diào)光精度。在柔光調(diào)光的處理上也更為細(xì)膩，可以避免抖動(dòng)、閃爍、延遲等現(xiàn)象，讓人眼觀感更舒適。通過UART數(shù)字通信接口設(shè)置可以滿足適合所有協(xié)議調(diào)光產(chǎn)品。