MAX6958/MAX6959：高效2線接口LED顯示驅動方案解析

在電子設備的顯示系統設計中，LED顯示驅動芯片起著至關重要的作用。今天，我們就來詳細探討一下MAXIM公司推出的MAX6958/MAX6959 2線接口、3V至5.5V、4位9段LED顯示驅動芯片，它不僅能驅動多種LED顯示組合，還具備按鍵掃描等實用功能。

文件下載：MAX6958.pdf

芯片概述

MAX6958/MAX6959是緊湊型復用共陰極顯示驅動器，通過(SMBus ^{TM})和I2C兼容的2線串行接口，可將微處理器與七段數字LED或離散LED連接起來。其2線串行接口采用固定的0.8V/2.1V邏輯閾值，當顯示驅動器由5V電源供電時，能與2.5V和3.3V系統兼容。

驅動能力

• 可驅動多達四個帶小數點的7段數字，外加四個離散LED；若不使用數字的小數點，則可驅動四個7段數字和八個離散LED；還能驅動多達36個離散LED。
• MAX6959還包含兩個輸入端口，可配置為按鍵開關讀取器，自動掃描并消抖多達八個開關。

芯片特性

• 接口與電源：具備400kbps的2線串行接口，工作電壓范圍為3V至5.5V。
• 驅動性能：能驅動共陰極LED數字，提供23mA的恒定電流LED段驅動，采用十六進制解碼/無解碼數字選擇。
• 亮度控制：擁有64級數字亮度控制，可靈活調節顯示亮度。
• 抗干擾設計：段驅動器采用壓擺率限制，有效降低EMI。
• 按鍵處理：MAX6959可對多達八個開關進行消抖處理，具備n鍵翻轉功能，按鍵輸入消抖時還有IRQ輸出。
• 低功耗模式：具有20μA的低功耗關機模式，數據可保留。
• 溫度范圍：適用于 -40°C至 +125°C的汽車溫度范圍。
• 封裝形式：提供16引腳PDIP和QSOP封裝。

電氣特性

絕對最大額定值

DC電氣特性

包含工作電源電壓、關機電源電流、工作電源電流、顯示掃描速率、按鍵掃描消抖時間、段驅動源電流、段電流壓擺率、段驅動電流匹配等參數，在不同條件下有相應的典型值和最值。

時序特性

規定了串行時鐘頻率、總線空閑時間、保持時間、建立時間等參數，確保數據傳輸的準確性和穩定性。

典型工作特性

通過一系列圖表展示了按鍵掃描消抖時間與溫度、掃描速率與溫度、掃描速率與電源電壓、段源電流與電源電壓等關系，為工程師在不同工作條件下的設計提供參考。

引腳描述

詳細功能解析

顯示連接方案

MAX6958/MAX6959可采用多種顯示連接方式，如連接四個單數字顯示器、兩個雙數字顯示器等，還能處理雙色單數字顯示器。其包含七段顯示的十六進制字體映射，可直接控制七段LED數字或使用十六進制字體。

串行接口

作為從設備，通過2線接口發送和接收數據，使用串行數據線（SDA）和串行時鐘線（SCL）實現主從設備間的雙向通信。每次傳輸包括起始條件、7位從地址加R/W位、1個或多個數據字節和停止條件。

寄存器功能

• 數字類型寄存器：包括四個數字寄存器和一個段寄存器，用于存儲顯示數據，每個位控制一個段的狀態。
• 解碼模式寄存器：設置每個數字的十六進制解碼或無解碼操作，可靈活組合。
• 配置寄存器：用于進入和退出關機模式、檢查設備類型和全局清除數字數據。
• 掃描限制寄存器：設置顯示的數字數量，同時限制可掃描的按鍵數量。
• 強度寄存器：通過內部脈沖寬度調制器提供數字控制的顯示亮度。
• 端口配置寄存器（MAX6959）：配置INPUT1、INPUT2和IRQ/SEG9端口的功能。
• 按鍵消抖寄存器（MAX6959）：顯示哪些按鍵已被消抖檢測到。
• 按鍵按下寄存器（MAX6959）：顯示哪些按鍵在最后一次測試中被按下。
• 顯示測試寄存器：可使所有LED亮起，用于測試顯示功能。

按鍵掃描（MAX6959）

MAX6959的兩個輸入端口可作為通用邏輯輸入或進行自動按鍵掃描。按鍵掃描電路利用LED的共陰極驅動器輸出作為按鍵掃描驅動器，最多可掃描八個按鍵。每個按鍵連接到INPUT1或INPUT2時，若有多個按鍵連接，需使用小信號二極管防止短路。

應用信息

驅動雙色LED

將雙色數字視為兩個單色數字進行處理，可實現紅、綠或橙色顯示。

低電壓操作

在4.5V至5.5V電源電壓下，可保證為2.4V（或更低）LED提供23mA的段電流；在3V電源電壓下，可為2V（或更低）LED提供至少15.5mA的段電流。

功率耗散計算

可通過公式 (P{D}=(V+× I+)+(V+-V{LED })(DUTY × I_{SEG} × N)) 計算芯片的上限功率耗散。

電源供應

使用單個3V至5.5V電源供電，需在V +與GND之間靠近設備處旁路一個0.1μF的電容，若芯片遠離電路板輸入的大容量去耦電容，還需額外旁路一個10μF的電容。

總結

MAX6958/MAX6959以其豐富的功能、良好的電氣特性和廣泛的應用適應性，為電子工程師在LED顯示驅動設計中提供了一個優秀的解決方案。無論是在消費電子、工業控制還是汽車電子等領域，都能發揮重要作用。希望本文能幫助工程師更好地理解和應用這兩款芯片，在實際設計中取得理想的效果。你在使用類似芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。