工作原理+参数+应用，一文读懂NXP恩智浦PCA9685系列LED控制器

PCA9685是一款由I²C总线控制的16通道LED控制器，最适合红色/绿色/蓝色/琥珀色(RGBA)彩色背光应用。每个LED输出各自带有12位分辨率(4096级)固定频率的独立PWM控制器，该控制器工作在24 Hz至1526 Hz的可编程频率范围内，占空比从0 %至100 %可调，允许将LED设为特定的亮度值。所有输出均设为相同的PWM频率。

每个LED输出可以是关、开(无PWM控制)或按独立PWM控制器的值设置。LED输出驱动器可编程为开漏极或图腾柱，5 V情况下开漏极具有25 mA的灌电流能力，图腾柱具有25 mA灌电流、10 mA拉电流能力。PCA9685的工作电源电压范围为2.3 V至5.5 V，输入和输出容许5.5 V的电压。LED可直接连接至LED输出(最高25 mA，5.5 V)，或通过外部驱动器和最少量的分离组件(用于更大电流或更高电压的LED)控制。

PCA9685属于新款快速模式Plus (Fm+)系列。Fm+设备提供更高的频率(最高1 MHz)和更密集的总线操作(最高4000 pF)。

虽然PCA9635和PCA9685具有许多类似的功能，但是PCA9685具有独特的功能，更适合LCD或LED背光和Ambilight等应用：

PCA9685允许LED输出的开关时间交错以最大程度减少电流浪涌。16条通道可分别对开关时间延迟进行独立编程。PCA9635不具有此功能。

PCA9685拥有4096级(12位PWM)单独LED亮度控制能力。PCA9635仅有256级(8为PWM)

当系统采用多个LED控制器时，如果使用PCA9635，则多个设备之间的PWM脉冲宽度可能不同。PCA9685具有可编程分频器以调节多个器件的PWM脉冲宽度。

PCA9685具有外部时钟输入引脚，可接收用户提供的时钟(最大50 MHz)以替代内部25 MHz振荡器。此功能可用以同步多个设备。PCA9635没有外部时钟输入功能。

与PCA9635类似，PCA9685还具有内置振荡器以进行PWM控制。但是，PCA9685的PWM控制所用的频率在大约24 Hz至1526 Hz范围内可调，而PCA9635的典型频率为97.6 kHz。这允许通过外部电源控制器使用PCA9685。所有位均设为相同的频率。

如果是PCA9685，则LEDn输出引脚的上电复位(POR)默认状态为低电平。对于PCA9635则为高电平

低电平有效的输出使能引脚(OE)允许异步控制LED输出，可用于将所有输出设为规定的I²C总线可编程逻辑状态。OE还可用于外部脉冲宽度调制输出，这在需要使用软件控件对多个设备一起进行调光或闪烁控制时非常有用。

软件可编程LED全寻呼和三个子寻呼I²C总线地址允许所有或规定分组的PCA9685设备响应共用I²C总线地址，例如，允许同时打开或关闭所有红色LED或产生选取框追逐效果，从而最大程度减少I²C总线命令。6个硬件地址引脚允许同一个总线上多达有62个设备。

软件复位(SWRST)统一寻呼允许控制器通过I²C总线对PCA9685进行复位，与上电复位(POR)完全相同，将寄存器初始化为默认状态，使输出设为低电平。这能通过软件方便且快速地将所有设备寄存器重新配置为相同的条件。

功能和优点

16个LED驱动器。每个输出可编程：

关

开

可编程LED亮度

可编程LED打开时间有助于减少EMI

1 MHz快速模式Plus兼容I2C总线接口的SDA输出具有30 mA的高驱动能力，可驱动高电容总线

能使每个LED输出从完全关闭(默认)至最大亮度进行4096级(12位)线性可编程亮度变化

LED输出频率(所有LED)一般从24 Hz至1526 Hz进行变化(默认为PRE_SCALE寄存器的1Eh，导致200 Hz的刷新率和25 MHz的振荡器时钟)

软件可编程开漏LED输出可选择十六个“图腾柱”输出(5 V时反向电流为25 mA源电流为10 mA0) (默认图腾柱) 无输入功能

输出状态可编程为根据Acknowledge或STOP命令变化，以逐字节或同时全部的方式更新输出(默认设为“根据STOP变化”)。

低电平有效的输出使能(OE)输入引脚。当OE为高电平时，LEDn输出可编程为逻辑1、逻辑0(上电时默认)或“高阻抗”。

6个硬件地址引脚允许将62个PCA9685设备连接至同一条I2C总线

切换OE允许通过硬件控制LED闪烁

4个软件可编程I2C总线地址（一个LED全部调用地址和三个LED辅助调用地址）允许以任何组合（例如，群组中一个寄存器用于“全部调用”以使I2C总线上的所有PCA9685可同时寻址，第二个寄存器用于三个不同的地址以使总线上所有器件的1/3可同时寻址）同时对器件群组进行寻址。通过软件启用和禁用这些I2C总线地址

软件复位功能(SWRST一般调用)允许通过I2C总线使设备复位

25 MHz典型内部振荡器无需外部组件

外部时钟输入：50 MHz (最大值)

内部上电复位

SDA/SCL输入端提供噪音滤波器

输出具有边缘速率控制

上电时没有输出毛刺

支持热插入

低待机电流

工作电源电压范围为2.3 V至5.5 V

5.5 V容差输入

工作温度：-40 °C至+85 °C

ESD保护：按JESD22-A114超过2000 V HBM，按JESD22-A115超过200 V MM，按JESD22-C101超过1000 V CDM

根据JEDEC标准JESD78完成超过100 mA的闭锁测试

封装方式：TSSOP28、HVQFN28

应用

RGB或RGBA LED驱动器

LED状态信息LED显示屏

LCD背光

适用于手机或手持设备的键盘背光

功能框图

引脚

典型应用图

LCD背光应用

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