2024年10月28日发(作者：琴依波)
16通道LED驱动器，具有点校正和灰度PWM控制
特性
16通道
12位（4096级）灰度PWM控制
点校正：6位（64级），存储在内部集成的EEPROM中
驱动能力（恒流灌电流）：
0mA~72mA(-40℃~125℃);
0mA~60mA(VCC<3.6V,-40℃~85℃);
0mA~120mA(VCC>3.6V,-40℃~85℃)
LED电源供电电压高达17V
VCC：3V~5.5V
串行数据接口
可控制的浪涌电流
30MHz数据传输速率
CMOS电平I/O
错误信息：LOD，LED开路检测;TEF，热错误标志
应用
单色，多色，全彩LED显示屏
LED广告牌
背光显示
普通、大电流LED驱动
说明
TLC5940是16通道恒流下沉的LED驱动器。每个通道都有单独可调的4096级灰度
PWM亮度控制以及64级，恒定电流水槽（点校正）。点校正调整LED的通道和其他LED
驱动器之间的亮度差异。点的校正数据被存储在一个集成的EEPROM。这两种灰度控制和
点校正是通过一个串行接口访问。单个外部电阻设置的所有16个通道的最大电流值。
TLC5940具有两个错误信息的电路。LED的的开路检测（LOD）表示破损或断开连接
在输出端的LED。热误差标记（TEF）表示温度过高的情况。
订购信息
绝对最大额定值
V
I
I
O
V
I
输入电压范围
输出电流（DC）
输入电压范围
VCC
V
(BLANK)
, V
(DCPRG)
, V
(SCLK)
,
V
(XLAT)
, V
(SIN)
, V
(GSCLK)
,
V
(IREF)
V
(SOUT)
, V
(XERR)
V
(OUT0)
to V
(OUT15)
EEPROM编程电压范
围
EEPROM编程次数
ESD等级
V
(VPRG)
HBM (JEDEC
JESD22-A114, Human Body
Model)
-0.3V to 6V
130mA
-0.3V to V
CC
+ 0.3V
V
O
输出电压范围
-0.3V to V
CC
+ 0.3V
-0.3V to 18V
-0.3V to 24V
50
2kV
T
stg
存储温度范围
T
A
操作环境温度范围
封装的热阻抗
CBM (JEDEC JESD22-C101, 500V
Charged Device Model)
HTSSOP (PWP)
QFN (RHB)
-55℃ to 150℃
-40℃ to 85℃
31.58℃/W
35.9℃/W
PDIP (NP)
推荐工作条件
V
CC
V
O
V
IH
V
IL
I
OH
I
OL
I
OLC
V
(VPRG
)
T
A
AC特性
F
(SCLK)
F
(GSCLK)
灰度时钟频率
供电电压
施加输出电压
高电平输入电压
低电平输入电压
高电平输出电流
低电平输出电流
恒流输出电流
EEPROM编程电压
自由温度操作范围
V
CC
=5V at SOUT
V
CC
=5V at SOUT,XERR
48℃/W
MIN
3
0.8V
C
C
GND
NOM MAX
22
5.5
17
V
CC
UNIT
V
V
V
DC特性
0.2V
CC
V
-1
1
60
120
23
85
30
30
mA
mA
mA
mA
V
℃
MHz
MHz
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ms
ns
ns
ns
ns
ns
ms
ms
OUT0 to OUT15, V
CC
< 3.6V
OUT0 to OUT15, V
CC
> 3.6V
20
-40
16
16
20
20
5
10
10
10
10
30
1
3
10
10
10
10
1
20
数据移位时钟频率
SCLK
GSCLK
SCLK=H/L
GSCLK=H/L
XLAT=H
BLANK=H
SIN to SCLK↑
SCLK↓ to XLAT↑
VPRG↑↓ to SCLK↑
VPRG↑↓ XLAT↑
BLANK↓ to GSCLK↑
XLAT↑ to GSCLK↑
VPRG↑ to DCPRG↑
保持时间 SCLK↑ to SIN
XLAT↓ to SCLK↑
SCLK↑ to VPRG↑↓
XLAT↓ to VPRG↑↓
GSCLK↑ to BLANK↑
DCPRG↓ to VPRG↓
编程时间
EEPROM
T
wh0
/T
wl0
SCLK持续脉冲
T
wh1
/T
wl1
GSCLK持续脉冲
T
wh2
T
wh3
T
su0
T
su1
T
su2
T
su3
T
su4
T
su5
T
su6
T
h0
T
h1
T
h2
T
h3
T
h4
T
h5
T
prog
电气特性
V
OH
高电平输出电压
XLAT持续脉冲
BLANK持续脉冲
建立时间
I
OH
=-1mA,SOUT V
CC
-0.5 V
V
OL
I
I
低电平输出电压
输入电流
I
OL
=1mA,SOUT
V
I
=V
CC
or GND;
BLANK,DCPRG,GSCLK,SC
LK,SIN,XLAT
V
I
=GND;VPRG
V
I
=V
CC
;VPRG
V
I
=22V;VPRG;DCPRG=V
CC
-1
0.5
1
V
uA
-1
54
4
0.9
5.2
16
30
61
1
1
50
10
6
12
25
60
69
0.1
±4
mA
uA
%
mA
mA I
CC
供电电流 无数据传输, 所有输出关
闭,V
O
=1V,R
(IREF)
=10kΩ
无数据传输, 所有输出关
闭,V
O
=1V,R
(IREF)
=1.3kΩ
30MHz数据传输, 所有输出
打开,V
O
=1V,R
(IREF)
=1.3kΩ
30MHz数据传输, 所有输出
打开,V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω
I
O(LC)
I
lkg
ΔI
O(LC0)
恒定灌电流
泄漏电流
恒定灌电流误差
所有输出打
开,V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω
所有输出关
闭,V
O
=15V,R
(IREF)
=640Ω
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω,
OUT0-15,-20-85℃
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω,
OUT0-15
1 8
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=320Ω,
OUT0-15,-20-85℃
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=320Ω,
V
CC
=4.5V to 5.5V,OUT0-15
ΔI
O(LC1)
恒定灌电流误差 设备到设备,从OUT0到
OUT15平均电
流,R
(IREF)
=1920Ω(20mA)
1 6
±1 ±8
-2
+0.4
4 %
ΔI
O(LC2)
恒定灌电流误差 设备到设备,从OUT0到
OUT15平均电
流,R
(IREF)
=480Ω(80mA)
-2.7
+2
±4
%
ΔI
O(LC3)
线路调整 所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω,
V
CC
=3V to 5.5V,OUT0-15
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=320Ω,
V
CC
=3V to 5.5V,OUT0-15
1
±4
%/V
±1 ±6
%/V
ΔI
O(LC4)
负载调整 所有输出打开,
V
O
=1V to 3V,R
(IREF)
=640Ω,
OUT0-15
所有输出打开,
V
O
=1V to 3V,R
(IREF)
=320Ω,
OUT0-15
±2 ±6
%/V
2 8 %/V
T
(TEF)
V
(LED)
V
(IREF)
热误差标记阈值
LED开路检测阈
值
参考电压输出
结点温度
R
(IREF)
=640Ω
设备信息
150
1.20
0.3
1.24
170
0.4
1.28
C
V
V
终端功能
终端
名称
BLANK
编号
DIP PWP RHB
I/O
注释
23 2 31 I
所有输出消隐。
H：所有输出引脚的输出被强制关闭，GS计数器复位。
L：输出将被灰度PWM控制。
DCPRG 19 26 25 I
开关DC输入数据。
L：DC连接到EEPROM
H：DC连接到DC寄存器
DCPRG也控制EEPROM的写操作，当VPRG=V
(PRG)
，
EEPROM data=3Fh(默认)
地
灰度PWM控制的参考时钟
参考电流引脚
无连接
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
串行数据移位时钟
串行数据输入
串行数据输出
电源供电电压
多功能输入引脚。
VPRG=GND：设备在GS模式。VPRG=VCC：设备在
DC模式。VPRG=V
(PRG)
，DCPRG=H：DC寄存器数据
可以被编程进DC EEPROM。EEPROM data=3Fh(预设
值)
错误输出。XERR是一个漏级开路引脚。当LOD或TEF
被监测到时，XERR变为L。
电平触发的锁存信号。
H：TLC5940从输入移位寄存器写入数据到任何一个GS
寄存器（VPRG=低）或者DC寄存器（VPRG=H）。
L：GS或者DC寄存器中的数据保持不变。
GND
GSCLK
IREF
NC
OUT0
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
OUT9
OUT10
OUT11
OUT12
OUT13
OUT14
OUT15
SCLK
SIN
SOUT
VCC
VPRG
22
18
20
-
28
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
25
26
17
21
27
1
25
27
-
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
4
5
24
28
6
30
24
26
12,13,
28,29
G
I
I
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
I
I
O
I
I
4
5
6
7
8
9
10
11
14
15
16
17
18
19
20
21
1
2
23
27
3
XERR
XLAT
16
24
23
3
22
32
O
I
参数测量信息
PIN等效输入和输出的原理图
电阻值是等效电阻，不能够直接测试。
输入等效电路
(BLANK,XLAT,SCLK,SIN,FSCLK,DCPRG)
输出等效电路(SOUT)
输入等效电路(IREF) 输出等效电路(XERR)
输入等效电路(VCC) 输出等效电路(OUT)
输入等效电路(VPRG)
图1：输入和输出等效电路
典型特征
参考电阻与输出电流
参考电阻,R
(IREF)
-Ω
IO-输出电流-mA
I
O
-输出电流-mA
输出电流与输出电压
V
O
-输出电压-V
输出电流与点校正线性度（ABS值）
点校正数据-DEC
串行接口
TLC5940有一个灵活的串行接口，它可以以各种方式连接到微控制器或数字信号处理
器。数据输入设备只需要3个引脚。 SCLK信号的上升沿将数据从SIN引脚移入到内部寄
存器。所有数据同步后，一个XLAT信号的高电平脉冲将串行数据锁存进内部寄存器。内
部寄存器是XLAT信号的电平触发锁存。所有数据同步都以MSB为首。根据编程模式，串
行数据的长度是96位或192位。灰度数据和点校正数据可以在一个灰度循环期间内输入。
虽然新的灰度数据可以在一个灰度周期期间内被同步，但是XLAT信号只应在灰度周期结
束时锁存灰度数据。立即闭锁新的灰度数据将覆盖现有的灰度数据。图11示出的时序图。
两个以上的TLC5940可以串联成一个序列通过连接一个设备的SOUT引脚到下一个设备的
SIN引脚。级联2 个TLC5940的一个例子示出在图12，图13中所示是时序图。如在图22
中所示，SOUT引脚也可以连接到控制器以接收TLC5940的状态信息。
I
O
-
输
出
电
流
-mA
错误信息输出
漏极开路输出引脚（XERR）用于报告TLC5940的TEF和LOD两个错误标志。在正常
操作条件下，连接到XERR引脚的内部晶体管是关闭状态的。通过一个外部上拉电阻XERR
上的电压被上拉至V
CC
。如果检测到TEF或LOD，内部晶体管导通，XERR被拉至GND。
由于XERR是一个开漏输出，多个IC可以线与（OR）在一起，并且通过一个上拉电阻上
拉至V
CC
。这减少了系统错误需要报告（参见图22）的信号数。为了区分从XERR引脚发
出的是LOD还是TEF信号，通过设置BLANK = HIGH可以屏蔽掉LOD信号。
TEF：温度错误标志
TLC5940提供了一个温度错误标志（TEF）电路，显示IC温度过高的情况。如果结温
超过阈值温度（160C典型值），TEF变成H，XERR变为低电平。当结点温度低于阈值温度，
TEF变成L，XERR引脚为高阻抗。TEF的状态也可以从TLC5940状态寄存器读出。
LOD：LED开路检测
TLC5940有一个LED开路检测器检测LED损坏或断开。 当LED开路被检测到时，
LED开路检测器把XERR引脚连接到GND。XERR的状态信息数据和相应的错误位仅仅在
以下LED开路条件下是活跃。
1、OUTn打开，并且tpd2（1μs典型）时间已过
2、OUTn的电压小于0.3V（典型值）
每路输出的LOD状态也可以从SOUT引脚读出。详细信息，请参阅状态信息输出部分。
XLAT在高之后返回到低时，LOD错误位被锁存到状态信息数据。因此，必须XLAT引脚
必须脉冲高后低，为了锁存LOD错误到状态信息数据，后续通过串行移位寄存器读出。
输出之间的延迟
TLC5940有延迟电路在输出之间。这些电路可以被发现在恒定电流驱动器块的设备（见
功能框图）。固定延迟的时间是20ns（典型值），OUT0没有延迟，OUT1具有20ns的延迟，
和OUT2具有40ns的延迟等。最大延迟时间为300ns从 OUT0到OUT15。延迟工作在开关
上，并关闭每个输出通道。这些延误防止大的浪涌电流，从而降低旁路电容时，输出开启。
输出使能
TLC5940所有OUTn的信道可以用一个信号关断。当BLANK设置为高，所有OUTn
的通道都被禁止，而不管设备的逻辑运算，灰度计数器也被复位。当BLANK设置为低，所
有OUTn的通道在正常条件下工作。如果BLANK变低，然后再次回到高在小于300ns时间
内，所有的输出编程为打开还是关闭的编程的灰度时钟，或者时间的长度BLANK信号是低
的，这是低级。例如，如果所有的输出被设定为1ms打开，但200ns的空白信号是低，所
有输出仍然为200ns的打开，即使一些输出打开后的空白信号已经消失了高。
最大通道电流设定
每通道的最大输出电流由一个单一电阻，R
(IREF)
进行编程，这是放置在IREF引脚与GND
引脚之间。IREF上的电压由一个1.24V的典型值的内部带隙V
(IREF)
设置。通道的最大电流
等于R
(IREF)
中流过的电流乘以一个因子31.5。每通道的最大输出电流，可以由公式（6）计
算：
这里，V
(IREF)
=1.24V，R
(IREF)
用户自选外部电阻。
I
max
必须设置在5mA和120mA之间。如果I
max
低于5mA，输出电流可能不稳定。但是，
可以通过设置I
max
等于后高于5mA，然后使用点校正，来实现输出电流小于5mA。
图3所示，最大输出电流I
O
与R
(IREF)
。R
(IREF)
是IREF和GND之间的一个电阻值，I
O
是OUT0到OUT15的恒定输出电流。一个可变电源可以通过一个电阻连接到IREF引脚，
来动态改变每个通道的最大输出电流。每通道的最大输出电流是31.5倍的IREF引脚流出的
电流。
功耗计算
该器件的功耗必须低于器件封装的额定功耗，以确保正确的操作。公式（7）计算器件
的电源功耗：
这里：
V
CC
：设备的电源电压
I
CC
：设备的电源电流
V
OUT
：TLC5940驱动LED电流时的OUTn电压
I
MAX
：通过R
(IREF)
电阻调节的LED电流
DC
n
：OUTn的最大点校正值
N：同时驱动的LED OUTn的数量
d
PWM
：通过BLANK引脚或者GS PWM值设置的周期占空比
操作模式
TLC5940的操作模式取决于DCPRG和VPRG的信号。表4示出可用的操作模式。上
电后，TPS5940 GS的操作模式（参见图11）和移位寄存器的值没有被定义。解决这个问题
的一个解决方案是TLS5940上电后设置点校正数据，然后再切换回GS PWM模式。另一个
解决办法是，在TLS540的GS PWM模式用193位虚拟数据溢出输入移位寄存器，导致其
锁存。上电后，输入移位寄存器、DC寄存器和GS寄存器中的值是未知的。在开始操作之
前，DC和GS寄存器的值应通过串行接口妥善保存。
表4 TLC5940的工作模式真值表
信号
DCPRG
L
H
L
H
L
H
V
(VPRG)
X
V
CC
96bit
点校正数据输入
模式
EEPROM编程模
式
VPRG
GND 192bit
灰度PWM模式
EEPROM
DC寄存器
EEPROM
DC寄存器
EEPROM
DC寄存器的值写入
EEPROM(默认值3Fh)
输入移位寄存器 模式 DC值
点校正设定
TLC5940具有独立地微调每个通道OUT0到OUT15的输出电流的能力。这也被称为点
校正。此功能是用来调整连接到输出通道OUT0到OUT15的LED的亮度偏差。用一个6
位字，16个通道中的每一个都可以被编程。通道输出，可以64级调整，从0％至100％的
最大输出电流I
max
。所有通道的点校正，必须在同一时间输入。式（8）确定每个输出n的
输出电流为：
这里：
I
max
= 每个通道的最大可编程输出电流
DC
n
= 输出n的可编程点校正值（DC
n
= 0 ~ 63）
n = 0 ~ 15
图14示出的点校正数据包格式，它包括6比特×16通道，总计96位。该格式是大端
格式。这意味着，MSB首先被发送，然后是MSB-1等，图14中的DC15.5代表输出端15
的第5个有意义位。
当VPRG设置为VCC，TLC5940进入点校正数据输入模式。输入移位寄存器的长度变
成96位。所有串行数据移入之后，当XLAT是高时，TLC5940将输入移位寄存器的数据写
入DC寄存器，当XLAT低时，DC寄存器中的数据维持不变。该DC寄存器是一个
XLAT信号的电平触发锁存器。XLAT是电平触发的信号，当XLAT为高时，SCLK，SIN
不能被改变。XLAT变为低电平后，DC寄存器中的数据被锁存，并不会改变。 BLANK信
号并不需要变成高去锁存新数据。 XLAT具有设置时间（tsu1）和保持时间（th1时），SCLK，
如在图15中所示。
TLC5940也有一个EEPROM去存储点校正数据。为了存储来自点校正寄存器的数据到
EEPROM中，DCPRG被设置为高，在VPRG引脚加电到V
PRG
之后。图16所示为EEPROM
的编程时序。EEPROM有一个全部为1的默认值。
设置灰阶
TLC5940可以调整每个通道的亮度OUTn，通过使用PWM控制方案。使用12位4096
种不同的亮度的等级，每个通道的结果相应从0％至100％的亮度。式（9）确定每个输出n
的亮度级为：
这里：
GSn = 输出n的可编程灰度值（GSn = 0 ~ 4095）
n = 0 ~ 15
灰度数据对所有OUTn有效
图18所示的灰度级的数据包格式，该格式由12位×16个通道，总共192位。该格式
是大端格式。这意味着，MSB首先被发送，然后是MSB-1，等。
当VPRG设置为GND，TLC5940进入灰度数据输入模式。设备将输入移位寄存器切换
到192位宽度。所有数据同步后，XLAT信号的上升沿锁存数据到灰度寄存器（参见图11）。
新的灰度数据立即变为有效，在XLAT信号的上升沿处，因此，新的灰度数据应该被锁存，
当BLANK为高的灰度周期结束时。第一个GS数据输入周期结束时的点校正后，需要一个
额外的SCLK脉冲后XLAT信号来完成的灰度更新周期。所有GS的输入移位寄存器中的数
据被替换的状态信息数据（SID）后更新的灰度寄存器。
状态信息输出
TLC5940有一个状态信息寄存器，它可以被访问在灰度模式（VPRG= GND）下。XLAT
信号把数据锁存进GS寄存器之后，输入移位寄存器中的数据将被器件的状态信息数据
（SID）替换（参见图18）。LOD，TEF和点校正EEPROM数据（DCPRG= LOW）或点校
正寄存器的数据（DCPRG= HIGH），可以从SOUT引脚读出。状态信息数据包是192比特
宽。位0-15包含LOD各通道状态。位16包含TEF状态。如果DCPRG为低，位24-119位
包含点校正EEPROM的数据。如果DCPRG为高，位24-119包含点校正寄存器的数据。剩
余位被保留。图19所示的完整的状态信息的数据包。
SOUT输出SID的MSB位的同时，SID被存储到SID寄存器中，图20所示。在下一
个SCLK的脉冲，这是用于接收的下一个灰阶数据的SMB的时钟，发送SID的MSB-1位
数据。如果输出灌电流导通而输出电压小于0.3 V（典型值）时，LOD的状态标志激活。 LOD
状态标志是一个内部信号，当LOD状态标志激活时，XERR引脚被拉低。延迟时间tpd2（最
大1μs），是从打开输出灌电流的时间到LOD状态标志变成有效的时间。每个通道的LOD
状态变为有效的时间为转移的30 ns（最大值）通道到通道的开启时间。第一个GSCLK变
高之后，OUT0 LOD状态是有效的；tpd3+ tpd2=60 ns+ 1μs。 OUT1 LOD状态是有效的；
tpd3+td+ tpd2=60ns+30ns+1μs=1.09μs。OUT2 LOD状态是有效的； tpd3+2*td+ tpd2= 1.12
μs，并且依此类推。它最大消耗1.51μs（tpd3+15*td+ tpd2），从第一个GSCLK上升沿，
到所有的LOD有效；tsu LOD必须大于1.51μs（参见图20），以确保所有LOD数据是有效
的。
灰度PWM操作
灰度PWM周期以BLANK的下降沿为开始点。BLANK变为低之后的第一个GSCLK
脉冲，灰度计数器增加了1和切换所有OUTn，其中灰度值不为零。每个紧接着的GSCLK
上升沿是的灰度计数器增加1。TLC5940比较每个输出OUTn的灰度值和灰度计数器中的值。
所有OUTn的灰度值等于计数器的值都关掉。4096个GSCLK脉冲后，当BLANK= H信号
时，复位灰度计数器为零，并完成灰度PWM周期（参见图21）。当计数器达到FFFh的计
数，计数器停止计数，所有输出关闭。在计数器达到FFFh之前，拉高BLANK，立即复位
计数器为零。
串行数据传输速率
图22示出了级联连接的n个TLC5940器件连接到控制器，构建LED显示系统的一个
基本的模块。级联TLC5940器件的最大数量取决于应用系统，但是要在40个设备的范围内。
式（10）计算出所需要的最小频率：
这里：
f
(GSCLK)
：GSCLK需要的最小频率
f
(SCLK)
：SCLK和SIN需要的最小频率
f
(update)
：整个级联系统的更新速率
n：TLC5940器件的级联数量
应用实例
2024年10月28日发(作者：琴依波)
16通道LED驱动器，具有点校正和灰度PWM控制
特性
16通道
12位（4096级）灰度PWM控制
点校正：6位（64级），存储在内部集成的EEPROM中
驱动能力（恒流灌电流）：
0mA~72mA(-40℃~125℃);
0mA~60mA(VCC<3.6V,-40℃~85℃);
0mA~120mA(VCC>3.6V,-40℃~85℃)
LED电源供电电压高达17V
VCC：3V~5.5V
串行数据接口
可控制的浪涌电流
30MHz数据传输速率
CMOS电平I/O
错误信息：LOD，LED开路检测;TEF，热错误标志
应用
单色，多色，全彩LED显示屏
LED广告牌
背光显示
普通、大电流LED驱动
说明
TLC5940是16通道恒流下沉的LED驱动器。每个通道都有单独可调的4096级灰度
PWM亮度控制以及64级，恒定电流水槽（点校正）。点校正调整LED的通道和其他LED
驱动器之间的亮度差异。点的校正数据被存储在一个集成的EEPROM。这两种灰度控制和
点校正是通过一个串行接口访问。单个外部电阻设置的所有16个通道的最大电流值。
TLC5940具有两个错误信息的电路。LED的的开路检测（LOD）表示破损或断开连接
在输出端的LED。热误差标记（TEF）表示温度过高的情况。
订购信息
绝对最大额定值
V
I
I
O
V
I
输入电压范围
输出电流（DC）
输入电压范围
VCC
V
(BLANK)
, V
(DCPRG)
, V
(SCLK)
,
V
(XLAT)
, V
(SIN)
, V
(GSCLK)
,
V
(IREF)
V
(SOUT)
, V
(XERR)
V
(OUT0)
to V
(OUT15)
EEPROM编程电压范
围
EEPROM编程次数
ESD等级
V
(VPRG)
HBM (JEDEC
JESD22-A114, Human Body
Model)
-0.3V to 6V
130mA
-0.3V to V
CC
+ 0.3V
V
O
输出电压范围
-0.3V to V
CC
+ 0.3V
-0.3V to 18V
-0.3V to 24V
50
2kV
T
stg
存储温度范围
T
A
操作环境温度范围
封装的热阻抗
CBM (JEDEC JESD22-C101, 500V
Charged Device Model)
HTSSOP (PWP)
QFN (RHB)
-55℃ to 150℃
-40℃ to 85℃
31.58℃/W
35.9℃/W
PDIP (NP)
推荐工作条件
V
CC
V
O
V
IH
V
IL
I
OH
I
OL
I
OLC
V
(VPRG
)
T
A
AC特性
F
(SCLK)
F
(GSCLK)
灰度时钟频率
供电电压
施加输出电压
高电平输入电压
低电平输入电压
高电平输出电流
低电平输出电流
恒流输出电流
EEPROM编程电压
自由温度操作范围
V
CC
=5V at SOUT
V
CC
=5V at SOUT,XERR
48℃/W
MIN
3
0.8V
C
C
GND
NOM MAX
22
5.5
17
V
CC
UNIT
V
V
V
DC特性
0.2V
CC
V
-1
1
60
120
23
85
30
30
mA
mA
mA
mA
V
℃
MHz
MHz
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ms
ns
ns
ns
ns
ns
ms
ms
OUT0 to OUT15, V
CC
< 3.6V
OUT0 to OUT15, V
CC
> 3.6V
20
-40
16
16
20
20
5
10
10
10
10
30
1
3
10
10
10
10
1
20
数据移位时钟频率
SCLK
GSCLK
SCLK=H/L
GSCLK=H/L
XLAT=H
BLANK=H
SIN to SCLK↑
SCLK↓ to XLAT↑
VPRG↑↓ to SCLK↑
VPRG↑↓ XLAT↑
BLANK↓ to GSCLK↑
XLAT↑ to GSCLK↑
VPRG↑ to DCPRG↑
保持时间 SCLK↑ to SIN
XLAT↓ to SCLK↑
SCLK↑ to VPRG↑↓
XLAT↓ to VPRG↑↓
GSCLK↑ to BLANK↑
DCPRG↓ to VPRG↓
编程时间
EEPROM
T
wh0
/T
wl0
SCLK持续脉冲
T
wh1
/T
wl1
GSCLK持续脉冲
T
wh2
T
wh3
T
su0
T
su1
T
su2
T
su3
T
su4
T
su5
T
su6
T
h0
T
h1
T
h2
T
h3
T
h4
T
h5
T
prog
电气特性
V
OH
高电平输出电压
XLAT持续脉冲
BLANK持续脉冲
建立时间
I
OH
=-1mA,SOUT V
CC
-0.5 V
V
OL
I
I
低电平输出电压
输入电流
I
OL
=1mA,SOUT
V
I
=V
CC
or GND;
BLANK,DCPRG,GSCLK,SC
LK,SIN,XLAT
V
I
=GND;VPRG
V
I
=V
CC
;VPRG
V
I
=22V;VPRG;DCPRG=V
CC
-1
0.5
1
V
uA
-1
54
4
0.9
5.2
16
30
61
1
1
50
10
6
12
25
60
69
0.1
±4
mA
uA
%
mA
mA I
CC
供电电流 无数据传输, 所有输出关
闭,V
O
=1V,R
(IREF)
=10kΩ
无数据传输, 所有输出关
闭,V
O
=1V,R
(IREF)
=1.3kΩ
30MHz数据传输, 所有输出
打开,V
O
=1V,R
(IREF)
=1.3kΩ
30MHz数据传输, 所有输出
打开,V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω
I
O(LC)
I
lkg
ΔI
O(LC0)
恒定灌电流
泄漏电流
恒定灌电流误差
所有输出打
开,V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω
所有输出关
闭,V
O
=15V,R
(IREF)
=640Ω
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω,
OUT0-15,-20-85℃
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω,
OUT0-15
1 8
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=320Ω,
OUT0-15,-20-85℃
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=320Ω,
V
CC
=4.5V to 5.5V,OUT0-15
ΔI
O(LC1)
恒定灌电流误差 设备到设备,从OUT0到
OUT15平均电
流,R
(IREF)
=1920Ω(20mA)
1 6
±1 ±8
-2
+0.4
4 %
ΔI
O(LC2)
恒定灌电流误差 设备到设备,从OUT0到
OUT15平均电
流,R
(IREF)
=480Ω(80mA)
-2.7
+2
±4
%
ΔI
O(LC3)
线路调整 所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=640Ω,
V
CC
=3V to 5.5V,OUT0-15
所有输出打开,
V
O
=1V,R
(IREF)
=320Ω,
V
CC
=3V to 5.5V,OUT0-15
1
±4
%/V
±1 ±6
%/V
ΔI
O(LC4)
负载调整 所有输出打开,
V
O
=1V to 3V,R
(IREF)
=640Ω,
OUT0-15
所有输出打开,
V
O
=1V to 3V,R
(IREF)
=320Ω,
OUT0-15
±2 ±6
%/V
2 8 %/V
T
(TEF)
V
(LED)
V
(IREF)
热误差标记阈值
LED开路检测阈
值
参考电压输出
结点温度
R
(IREF)
=640Ω
设备信息
150
1.20
0.3
1.24
170
0.4
1.28
C
V
V
终端功能
终端
名称
BLANK
编号
DIP PWP RHB
I/O
注释
23 2 31 I
所有输出消隐。
H：所有输出引脚的输出被强制关闭，GS计数器复位。
L：输出将被灰度PWM控制。
DCPRG 19 26 25 I
开关DC输入数据。
L：DC连接到EEPROM
H：DC连接到DC寄存器
DCPRG也控制EEPROM的写操作，当VPRG=V
(PRG)
，
EEPROM data=3Fh(默认)
地
灰度PWM控制的参考时钟
参考电流引脚
无连接
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
恒定电流输出
串行数据移位时钟
串行数据输入
串行数据输出
电源供电电压
多功能输入引脚。
VPRG=GND：设备在GS模式。VPRG=VCC：设备在
DC模式。VPRG=V
(PRG)
，DCPRG=H：DC寄存器数据
可以被编程进DC EEPROM。EEPROM data=3Fh(预设
值)
错误输出。XERR是一个漏级开路引脚。当LOD或TEF
被监测到时，XERR变为L。
电平触发的锁存信号。
H：TLC5940从输入移位寄存器写入数据到任何一个GS
寄存器（VPRG=低）或者DC寄存器（VPRG=H）。
L：GS或者DC寄存器中的数据保持不变。
GND
GSCLK
IREF
NC
OUT0
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
OUT9
OUT10
OUT11
OUT12
OUT13
OUT14
OUT15
SCLK
SIN
SOUT
VCC
VPRG
22
18
20
-
28
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
25
26
17
21
27
1
25
27
-
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
4
5
24
28
6
30
24
26
12,13,
28,29
G
I
I
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
I
I
O
I
I
4
5
6
7
8
9
10
11
14
15
16
17
18
19
20
21
1
2
23
27
3
XERR
XLAT
16
24
23
3
22
32
O
I
参数测量信息
PIN等效输入和输出的原理图
电阻值是等效电阻，不能够直接测试。
输入等效电路
(BLANK,XLAT,SCLK,SIN,FSCLK,DCPRG)
输出等效电路(SOUT)
输入等效电路(IREF) 输出等效电路(XERR)
输入等效电路(VCC) 输出等效电路(OUT)
输入等效电路(VPRG)
图1：输入和输出等效电路
典型特征
参考电阻与输出电流
参考电阻,R
(IREF)
-Ω
IO-输出电流-mA
I
O
-输出电流-mA
输出电流与输出电压
V
O
-输出电压-V
输出电流与点校正线性度（ABS值）
点校正数据-DEC
串行接口
TLC5940有一个灵活的串行接口，它可以以各种方式连接到微控制器或数字信号处理
器。数据输入设备只需要3个引脚。 SCLK信号的上升沿将数据从SIN引脚移入到内部寄
存器。所有数据同步后，一个XLAT信号的高电平脉冲将串行数据锁存进内部寄存器。内
部寄存器是XLAT信号的电平触发锁存。所有数据同步都以MSB为首。根据编程模式，串
行数据的长度是96位或192位。灰度数据和点校正数据可以在一个灰度循环期间内输入。
虽然新的灰度数据可以在一个灰度周期期间内被同步，但是XLAT信号只应在灰度周期结
束时锁存灰度数据。立即闭锁新的灰度数据将覆盖现有的灰度数据。图11示出的时序图。
两个以上的TLC5940可以串联成一个序列通过连接一个设备的SOUT引脚到下一个设备的
SIN引脚。级联2 个TLC5940的一个例子示出在图12，图13中所示是时序图。如在图22
中所示，SOUT引脚也可以连接到控制器以接收TLC5940的状态信息。
I
O
-
输
出
电
流
-mA
错误信息输出
漏极开路输出引脚（XERR）用于报告TLC5940的TEF和LOD两个错误标志。在正常
操作条件下，连接到XERR引脚的内部晶体管是关闭状态的。通过一个外部上拉电阻XERR
上的电压被上拉至V
CC
。如果检测到TEF或LOD，内部晶体管导通，XERR被拉至GND。
由于XERR是一个开漏输出，多个IC可以线与（OR）在一起，并且通过一个上拉电阻上
拉至V
CC
。这减少了系统错误需要报告（参见图22）的信号数。为了区分从XERR引脚发
出的是LOD还是TEF信号，通过设置BLANK = HIGH可以屏蔽掉LOD信号。
TEF：温度错误标志
TLC5940提供了一个温度错误标志（TEF）电路，显示IC温度过高的情况。如果结温
超过阈值温度（160C典型值），TEF变成H，XERR变为低电平。当结点温度低于阈值温度，
TEF变成L，XERR引脚为高阻抗。TEF的状态也可以从TLC5940状态寄存器读出。
LOD：LED开路检测
TLC5940有一个LED开路检测器检测LED损坏或断开。 当LED开路被检测到时，
LED开路检测器把XERR引脚连接到GND。XERR的状态信息数据和相应的错误位仅仅在
以下LED开路条件下是活跃。
1、OUTn打开，并且tpd2（1μs典型）时间已过
2、OUTn的电压小于0.3V（典型值）
每路输出的LOD状态也可以从SOUT引脚读出。详细信息，请参阅状态信息输出部分。
XLAT在高之后返回到低时，LOD错误位被锁存到状态信息数据。因此，必须XLAT引脚
必须脉冲高后低，为了锁存LOD错误到状态信息数据，后续通过串行移位寄存器读出。
输出之间的延迟
TLC5940有延迟电路在输出之间。这些电路可以被发现在恒定电流驱动器块的设备（见
功能框图）。固定延迟的时间是20ns（典型值），OUT0没有延迟，OUT1具有20ns的延迟，
和OUT2具有40ns的延迟等。最大延迟时间为300ns从 OUT0到OUT15。延迟工作在开关
上，并关闭每个输出通道。这些延误防止大的浪涌电流，从而降低旁路电容时，输出开启。
输出使能
TLC5940所有OUTn的信道可以用一个信号关断。当BLANK设置为高，所有OUTn
的通道都被禁止，而不管设备的逻辑运算，灰度计数器也被复位。当BLANK设置为低，所
有OUTn的通道在正常条件下工作。如果BLANK变低，然后再次回到高在小于300ns时间
内，所有的输出编程为打开还是关闭的编程的灰度时钟，或者时间的长度BLANK信号是低
的，这是低级。例如，如果所有的输出被设定为1ms打开，但200ns的空白信号是低，所
有输出仍然为200ns的打开，即使一些输出打开后的空白信号已经消失了高。
最大通道电流设定
每通道的最大输出电流由一个单一电阻，R
(IREF)
进行编程，这是放置在IREF引脚与GND
引脚之间。IREF上的电压由一个1.24V的典型值的内部带隙V
(IREF)
设置。通道的最大电流
等于R
(IREF)
中流过的电流乘以一个因子31.5。每通道的最大输出电流，可以由公式（6）计
算：
这里，V
(IREF)
=1.24V，R
(IREF)
用户自选外部电阻。
I
max
必须设置在5mA和120mA之间。如果I
max
低于5mA，输出电流可能不稳定。但是，
可以通过设置I
max
等于后高于5mA，然后使用点校正，来实现输出电流小于5mA。
图3所示，最大输出电流I
O
与R
(IREF)
。R
(IREF)
是IREF和GND之间的一个电阻值，I
O
是OUT0到OUT15的恒定输出电流。一个可变电源可以通过一个电阻连接到IREF引脚，
来动态改变每个通道的最大输出电流。每通道的最大输出电流是31.5倍的IREF引脚流出的
电流。
功耗计算
该器件的功耗必须低于器件封装的额定功耗，以确保正确的操作。公式（7）计算器件
的电源功耗：
这里：
V
CC
：设备的电源电压
I
CC
：设备的电源电流
V
OUT
：TLC5940驱动LED电流时的OUTn电压
I
MAX
：通过R
(IREF)
电阻调节的LED电流
DC
n
：OUTn的最大点校正值
N：同时驱动的LED OUTn的数量
d
PWM
：通过BLANK引脚或者GS PWM值设置的周期占空比
操作模式
TLC5940的操作模式取决于DCPRG和VPRG的信号。表4示出可用的操作模式。上
电后，TPS5940 GS的操作模式（参见图11）和移位寄存器的值没有被定义。解决这个问题
的一个解决方案是TLS5940上电后设置点校正数据，然后再切换回GS PWM模式。另一个
解决办法是，在TLS540的GS PWM模式用193位虚拟数据溢出输入移位寄存器，导致其
锁存。上电后，输入移位寄存器、DC寄存器和GS寄存器中的值是未知的。在开始操作之
前，DC和GS寄存器的值应通过串行接口妥善保存。
表4 TLC5940的工作模式真值表
信号
DCPRG
L
H
L
H
L
H
V
(VPRG)
X
V
CC
96bit
点校正数据输入
模式
EEPROM编程模
式
VPRG
GND 192bit
灰度PWM模式
EEPROM
DC寄存器
EEPROM
DC寄存器
EEPROM
DC寄存器的值写入
EEPROM(默认值3Fh)
输入移位寄存器 模式 DC值
点校正设定
TLC5940具有独立地微调每个通道OUT0到OUT15的输出电流的能力。这也被称为点
校正。此功能是用来调整连接到输出通道OUT0到OUT15的LED的亮度偏差。用一个6
位字，16个通道中的每一个都可以被编程。通道输出，可以64级调整，从0％至100％的
最大输出电流I
max
。所有通道的点校正，必须在同一时间输入。式（8）确定每个输出n的
输出电流为：
这里：
I
max
= 每个通道的最大可编程输出电流
DC
n
= 输出n的可编程点校正值（DC
n
= 0 ~ 63）
n = 0 ~ 15
图14示出的点校正数据包格式，它包括6比特×16通道，总计96位。该格式是大端
格式。这意味着，MSB首先被发送，然后是MSB-1等，图14中的DC15.5代表输出端15
的第5个有意义位。
当VPRG设置为VCC，TLC5940进入点校正数据输入模式。输入移位寄存器的长度变
成96位。所有串行数据移入之后，当XLAT是高时，TLC5940将输入移位寄存器的数据写
入DC寄存器，当XLAT低时，DC寄存器中的数据维持不变。该DC寄存器是一个
XLAT信号的电平触发锁存器。XLAT是电平触发的信号，当XLAT为高时，SCLK，SIN
不能被改变。XLAT变为低电平后，DC寄存器中的数据被锁存，并不会改变。 BLANK信
号并不需要变成高去锁存新数据。 XLAT具有设置时间（tsu1）和保持时间（th1时），SCLK，
如在图15中所示。
TLC5940也有一个EEPROM去存储点校正数据。为了存储来自点校正寄存器的数据到
EEPROM中，DCPRG被设置为高，在VPRG引脚加电到V
PRG
之后。图16所示为EEPROM
的编程时序。EEPROM有一个全部为1的默认值。
设置灰阶
TLC5940可以调整每个通道的亮度OUTn，通过使用PWM控制方案。使用12位4096
种不同的亮度的等级，每个通道的结果相应从0％至100％的亮度。式（9）确定每个输出n
的亮度级为：
这里：
GSn = 输出n的可编程灰度值（GSn = 0 ~ 4095）
n = 0 ~ 15
灰度数据对所有OUTn有效
图18所示的灰度级的数据包格式，该格式由12位×16个通道，总共192位。该格式
是大端格式。这意味着，MSB首先被发送，然后是MSB-1，等。
当VPRG设置为GND，TLC5940进入灰度数据输入模式。设备将输入移位寄存器切换
到192位宽度。所有数据同步后，XLAT信号的上升沿锁存数据到灰度寄存器（参见图11）。
新的灰度数据立即变为有效，在XLAT信号的上升沿处，因此，新的灰度数据应该被锁存，
当BLANK为高的灰度周期结束时。第一个GS数据输入周期结束时的点校正后，需要一个
额外的SCLK脉冲后XLAT信号来完成的灰度更新周期。所有GS的输入移位寄存器中的数
据被替换的状态信息数据（SID）后更新的灰度寄存器。
状态信息输出
TLC5940有一个状态信息寄存器，它可以被访问在灰度模式（VPRG= GND）下。XLAT
信号把数据锁存进GS寄存器之后，输入移位寄存器中的数据将被器件的状态信息数据
（SID）替换（参见图18）。LOD，TEF和点校正EEPROM数据（DCPRG= LOW）或点校
正寄存器的数据（DCPRG= HIGH），可以从SOUT引脚读出。状态信息数据包是192比特
宽。位0-15包含LOD各通道状态。位16包含TEF状态。如果DCPRG为低，位24-119位
包含点校正EEPROM的数据。如果DCPRG为高，位24-119包含点校正寄存器的数据。剩
余位被保留。图19所示的完整的状态信息的数据包。
SOUT输出SID的MSB位的同时，SID被存储到SID寄存器中，图20所示。在下一
个SCLK的脉冲，这是用于接收的下一个灰阶数据的SMB的时钟，发送SID的MSB-1位
数据。如果输出灌电流导通而输出电压小于0.3 V（典型值）时，LOD的状态标志激活。 LOD
状态标志是一个内部信号，当LOD状态标志激活时，XERR引脚被拉低。延迟时间tpd2（最
大1μs），是从打开输出灌电流的时间到LOD状态标志变成有效的时间。每个通道的LOD
状态变为有效的时间为转移的30 ns（最大值）通道到通道的开启时间。第一个GSCLK变
高之后，OUT0 LOD状态是有效的；tpd3+ tpd2=60 ns+ 1μs。 OUT1 LOD状态是有效的；
tpd3+td+ tpd2=60ns+30ns+1μs=1.09μs。OUT2 LOD状态是有效的； tpd3+2*td+ tpd2= 1.12
μs，并且依此类推。它最大消耗1.51μs（tpd3+15*td+ tpd2），从第一个GSCLK上升沿，
到所有的LOD有效；tsu LOD必须大于1.51μs（参见图20），以确保所有LOD数据是有效
的。
灰度PWM操作
灰度PWM周期以BLANK的下降沿为开始点。BLANK变为低之后的第一个GSCLK
脉冲，灰度计数器增加了1和切换所有OUTn，其中灰度值不为零。每个紧接着的GSCLK
上升沿是的灰度计数器增加1。TLC5940比较每个输出OUTn的灰度值和灰度计数器中的值。
所有OUTn的灰度值等于计数器的值都关掉。4096个GSCLK脉冲后，当BLANK= H信号
时，复位灰度计数器为零，并完成灰度PWM周期（参见图21）。当计数器达到FFFh的计
数，计数器停止计数，所有输出关闭。在计数器达到FFFh之前，拉高BLANK，立即复位
计数器为零。
串行数据传输速率
图22示出了级联连接的n个TLC5940器件连接到控制器，构建LED显示系统的一个
基本的模块。级联TLC5940器件的最大数量取决于应用系统，但是要在40个设备的范围内。
式（10）计算出所需要的最小频率：
这里：
f
(GSCLK)
：GSCLK需要的最小频率
f
(SCLK)
：SCLK和SIN需要的最小频率
f
(update)
：整个级联系统的更新速率
n：TLC5940器件的级联数量
应用实例