В очередной раз столкнувшись с необходимостью реализации подсветки для LCD-дисплея и уже замахнувшись на разводку стандартного ключа на полевике и светодиодов с балластными резисторами, я вдруг осознал, что на дворе, вообще-то, уже 21 век давно, и производители всяческой портативной электроники, будь то сотовые телефоны или плеера, тоже как-то решают вопрос подсветки экранов и клавиатур и наверняка имеют в своих активах интегральные решения этого вопроса… В результате на свет полуденного солнца была извлечена пара плат от плееров YP-Z5F широко известной компании Samsung:

Несложно оказалось найти и схему этого устройства, в которой – о чудо – имеет место быть следующий узел:

Как недвусмысленно следует из обозначений на печатной плате, к контактам 1..4 подключаются некие светодиоды, а сама микросхема, следовательно, является источником тока для них. Что ж за зверь-то такой – AAT3151? Попробуем разобраться. Сразу говорю, что почти все нижеследующее является, по сути, переводом даташита и некоторых сопутствующих технических документов. Надеюсь, кому-нибудь пригодится.

Итак, микросхема AAT3151 производится мало известной среди меня компанией Analogic Tech и официально называется «высокоэффективным зарядовым насосом для питания белых светодиодов». Из особенностей:

• диапазон напряжения питания от 2,7 до 5,5 В

• программируемое значение тока (16 логарифмических ступеней по шкале 15/20/30мА)

• 4 канала для подключения светодиодов (по 30мА каждый, можно параллелить)

• фиксированная частота преобразователя (1МГц), низкие шумы

• встроенная защита от перегрева и КЗ

• автоматический «мягкий» старт

• микропотребление (~1мкА) в выключенном состоянии

Вполне неплохо для начала работы.

Схема включения воображение не поражает:

Упаковано все это в миниатюрный безногий корпус типа TDFN33-12:

Ну а куда деваться? Все чаще без высокоточной паяльной станции и фена даже в любительской электронике делать нечего…

За детальной информацией о режимах работы, графиках формы токов и т.д. страждущих отошлю к даташиту, а более подробно оговорим об управлении этой микросхемой.

За управление отвечает вывод En/Set. Если его заземлить на время большее, чем 500 мкс, микросхема переходит в дежурный режим с током потребления на уровне 1 мкА. Если после включения питания подать на этот выод высокий уровень, все каналы включатся и будут поддерживать ток 20 мА (состояние по умолчанию при включении или выходе из stand-by). Но самое интересное происходит, если всего этого не делать, а использовать вывод En/Set по назначению, как Advanced Simple Serial Control Single-Wire Interface (AS²Cwire). Это позволяет осуществлять настройки микросхемы. Интерфейс очень простой, его работу описывают следующие временные диаграммы:

Данные передаются путем генерации определенного числа импульсов, микросхема ведет счет их передних фронтов. Область данных всегда содержит не более 16 бит, соответственно все последовательности, длина которых превышает 16 бит трактуются как адрес регистра. Защелкивание адреса или данных происходит максимум через 500 мкс (Tlat) после последнего импульса. Т.е. для записи какого-либо значения нужно передать в линию N импульсов (достаточно длительности импульса 50 нс, но не более 75 мкс) и подождать 500 мкс для защелкивания данных.

В нашей AAT3151 имеются следующие регистры:

Регистр с адресом 1 (для доступа к нему необходимо сгенерировать на линии En/Set последовательность из 17 импульсов, как следует из таблицы (вообще, адрес регистра равен числу импульсов в последовательности за вычетом 16)) служит для одновременного задания тока для всех 4 каналов управления; регистр 2 и 3 – управление током подгрупп светодиодов; регистр 4 задает максимальное значении тока (шкалу 15/20/30 мА) или переводит микросхему в малопотребляющий режим; регистр 5 определяет величину тока в малопотребляющем режиме. Регистры могут принимать следующие значения:

Шкала изменения тока является логарифмической, что дает линейное изменение яркости свечения светодиодов при последовательном переборе значений токов.

Соответственно, чтобы, например, ток через все 4 канала составлял 19 мА следует установить значение регистра MaxCurrent в 2 (30 мА), для чего нужно: подать в линию En/Set 20 импульсов, подождать 500 мкс, подать 2 импульса, подождать 500 мкс; после чего установить значение тока для всех каналов: подать 17 импульсов, подождать 500 мкс, подать 5 импульса, подождать 500 мкс. После выбора регистра можно многократно перезаписывать его значение, т.е. для увеличения тока в нашем примере, скажем, до 30 мА, достаточно подать на линию одиночный импульс.

Для удобного управления микросхемой был написан простенький драйвер для AVR (Си, CVAVR), реализующий следующие функции:

• void aat3151_send_pulses (unsigned char pulse); // послать в линию N импульсов

• void aat3151_write_register (unsigned char reg, unsigned char data); // запись данных в регистр

• void aat3151_select_register (unsigned char reg); // выбор регистра

• void aat3151_write_data (unsigned char data); // запись данных

• void aat3151_sleep (void); // переход в ждущий режим (выключение cо сбросом всех регистров)

• void aat3151_init (void); // настройка порта и начальных значений тока

Интерфейс реализован полностью программно, микросхему можно подключить к любому свободному выводу контроллера. С минимальными переделками все это будет работать и на других МК.

Исходники драйвера и тестовый проект доступны для скачивания в конце статьи.

В тестовом проекте происходит инициализация микросхемы, затем включение всех 4 каналов (светодиодов) поочередно на токи 15, 20 и 30мА, после чего в цикле происходит плавное увеличение и уменьшение яркости 4-го светодиода.

Платка выглядит вот так:

Ну и видеоролик работы на всякий случай, хотя там ничего особо интересного.

Вопросы, как водится, в Форум .

Файлы:
Тестовая плата (P-CAD 2006)
Тестовая прошивка (CVAVR)

Все вопросы в Форум.