测试Infineon车载LED驱动芯片TLD2131

Posted 2021-12-15 卓晴

简 介： 本文对于Infine按钮车载LED驱动芯片TLD2131的工作特性进行了初步测试。芯片的工作电压需要大于5.1V。每个通道的电流是由IN_SET上的电阻来确定。电路的输出电流与工作电压没有关系。测试过程中还存在着一些疑问，也就是只能将D管脚接地，禁止进行故障诊断。至于为什么出现这种情况还需要进一步的查看。

补充说明：后来经过Infineon技术人员的提醒，最开始遇到的问题是由于在实验板设计中没有在ERRN管脚增加上拉电阻。虽然不使用ERRN的功能，但这个电路必须增加才行。

关键词： TLD2131，LED，Infineon

 

§01 TLD2131

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一、简介

  TLD2131 是Infineon公司鬼畜的新型LEDLITIX™Basic+LED驱动芯片。它具有三种芯片：

• TLD2132-IEP ：具有单输入单输出(1In/1Out)
• TLD2131-3EP ：具有单输入三输出（1In/3Out）
• TLD2331-3EP ：具有三输入三输出（3In/3Out）

▲ 图1.1.1 TLD2131 外观

1、芯片内部框图

  对照TLD2131的内部功能框图，可以看到使用TLD2331-3EP更加适合在智能汽车中显示电量多少。

▲ TLD2132-1EP 内部功能框图

▲ TLD2131-3EP内部功能框图

▲ 图1.1.2 TLD2331-3EP 内部框图

2、测试方案

  现在手边有来自于Infineon公司发送的TLD2131-3EP 10颗芯片。下面：

• 对于这颗芯片功能进行初步测试；
• 利用三片TLD2131外加一片ULN2003组成3×5=15颗LED驱动矩阵；组成动态显示。

二、设计制作电路板

  由于TLD2131是 TSDSO-14封装，需要制作测试电路承载小板，便于在普通的面板板上进行测试。

1、建立TLD2131库文件

（1）管脚功能定义

  TLD2131的各个管脚功能定义可以从其Datasheet中看到。

▲ 图1.2.1 TLD2131 管脚功能定义

  芯片背部还有一个散热的裸露金属片，需要外部连接到GND。

（2）建立元器件

▲ 图1.2.2 TLD2131元器件图

  其中散热裸露片当做第15管脚，它在应用中应该连接地线。

（3）建立PCB元器件

▲ 图1.2.3 器件封装数据

▲ 图1.2.4 PG-TSDSO-14 封装

2、测试原理图

▲ 图1.2.5 测试原理图

3、测试PCB

（1）设计PCB

  如下是用于单面快速制版的PCB测试电路。

▲ 图1.2.6 用于单面快速制版的PCB测试电路

（2）快速制版

  使用 一分钟制版 方法快速制作了单面测试电路板。如下图所示：

▲ .快速制版PCB

（3）焊接电路板

  由于TLD2131具有背面的散热裸露电极，所以焊接在电路板上需要借助于热风枪。

  首先在电路板上涂抹标贴器件助焊膏，安放对齐TLD2131之后，使用350℃的热风枪均匀加热，使其背板与电路板焊接在一起。然后在使用刀头烙铁对两排引脚进行补焊。

▲ 图1.2.9 使用热风枪焊接TLD2131芯片背面散热电极

▲ 图1.2.9 焊接制作之后的电路板

 

§02 电路测试

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一、搭建测试电路

1、测试电路原理图

  根据 TLD2131-3EP数据手册 中给出的参考应用电路图，在面包板上搭建测试电路。

▲ 图2.1.1 TLD2131给出的应用电路图

2、面包板测试电路¹

（1）飞线修复错误

  直道调试的时候，发现在原理图中定义的EN管脚被错误定义成了END，所以在引出的管脚中EN(PIN9)没有能够与直插引脚（PIN9）相连，需要通过飞线连接。

▲ 图2.1.2 测试电路板以及对应的引脚

（2）基本配置

测试板各管脚配置：

● 工作电压：+9V
● IN——SET：GND
● SLS：GND
● OUT1,2,3：外接三个LED到GND
● EN/DEN：通过电阻分压，10k,2.5k
● PWM：GND

  如果使用+9V的工作电压，经过10k,2.5k的分压，所获得的电压为：$9\times 2.5/\left(10+2.5\right)=1.8V$。

3、测试结果

  上电之后，LED只是闪烁一下，就熄灭了。

▲ 图2.1.3 上电之后LED只是闪烁了一下

  问题：究竟遇到了什么问题，为何上电后这个电路只是闪烁一下？

  对于这个问题需要咨询一下Infineon的技术人员。

4、修改D，DS

  对电路的配置进行更改，对于D，DS上的延时电容去除，直接接地，电路便可以正常工作了。经过测试发现，实际上只需要将D接地，DS可以悬空，此时电路也能够工作。

  下面是对三路LED，都使用三个红色的LED串联，所形成的点亮的情况。

电路配置：

ISET：使用10k欧姆接地
PWM：接地
D：接地
DS：悬空
EN：通过10k欧姆接VCC。

  对于电流设置，可以使用如下的计算公式：

$I_{LED}=\frac{1.22}{R_{ISET}}\times 300$

  使用10k电阻将ISET接地，可以得到大约每个通道：36.6mA。

▲ 图2.1.4 将D直接接地，三路都使用三个LED串联，都可以点亮

  现在工作电流总的是110mA。工作了10分钟之后，电路板手触碰起来感到已经比较烫手了。

二、重新布线制作

  根据前面调试的结果，重新简化电路进行布线调试。

1、设计电路¹

（1）电路原理图

  简化后的电路原理图如下：

▲ 图2.2.1 电路原理图

（2）快速制版PCB

▲ 图2.2.2 快速制版单面PCB

  使用一颗新的TLD2131焊接电路板，D,DS仍然通过104电容接地。

▲ 图2.2.3 焊接制作后的测试电路板

2、测试电路

测试条件：

● ISET： 20kΩ接地
● PWM：接地
● SLS：接地
● VCC：+6V

（1）上电测试

  上电后，可以看到LED闪烁一下之后，便熄灭了。

▲ 图2.2.4 上电后，LED仍然只是闪烁一下，随机熄灭

（2）更换D= 10uF

  更换D对地之间的电容，修改成10uF之后，LED点亮更长的一段时间之后便熄灭了。

▲ 图2.2.5 更换D对地之间的电容，修改成10uF之后，LED点亮更长的一段时间之后便熄灭了

（3）将D对地短接

▲ 图2.2.6 将D短接到GND，LED便可以点亮了

三、测试工作电压范围

1、测试方法

  利用可编程数字稳压源DH1766对电路提供可编程电源，并反馈输出电流，测试电压上升与下降过程中工作电流，进而可以判断上述电流工作电压范围。

2、测试结果

  下面是工作电压从1V上升到10V对应电路工作电流。从中可以看到当VCC超过5.1V之后，电路便可以正常工作了。

▲ 图2.3.1 工作电压从1V上升到10V对应电路工作电流

  另外，通过电流维持恒定，可以看到三个通道LED的总电流在60mA，对应的每个通道为20mA，并处在衡量状态。

  根据IN_SET的阻值， R = 20kΩ，可以计算出理论上每个通道的设定电流为：18.3mA，这与测量的实际电流相符合。

四、测试PWM信号

  如果使用单片机的IO口，3.3V的输出电压控制TLD2131的PWM信号，是否可以。下面需要测量PWM信号对于的输出的影响。

  使用电位器给PWM端口施加不同的电压，测量对于LED点亮的影响。PWM控制电压从低到高变化与从高到底变化对LED状态改变有一定的回滞区间。

测量结果：

● PWM电压从0V增加：熄灭电压2.8V
● PWM电压从3V降低：点亮电压为1.78V

 

※ 测试总结 ※

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  本文对于Infine按钮车载LED驱动芯片TLD2131的工作特性进行了初步测试。芯片的工作电压需要大于5.1V。每个通道的电流是由IN_SET上的电阻来确定。电路的输出电流与工作电压没有关系。

  测试过程中还存在着一些疑问，也就是只能将D管脚接地，禁止进行故障诊断。至于为什么出现这种情况还需要进一步的查看。

一、问题解决

  后来经过Infineon技术人员建议之后，发现由于在ERRN没有增加上拉电阻造成电路始终出现不工作现象。经过在ERRN施加上拉10kΩ电阻的时候，发现问题解决了。

  因此，在使用TLD2131的过程中可以采用以下两种方式：

• 将D管脚接地，不进行故障检查；此时ERRN可以悬空；
• 如果D管脚通过电容接地，则需要在ERRN上拉到VCC电阻；

▲ 图3.1.1 修改后的电路板

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■ 相关文献链接:

• TLD2131
• TLD2132-IEP
• TLD2131-3EP数据手册
• TLD2331-3EP
• 一分钟制版法

● 相关图表链接:

• 图1.1.1 TLD2131 外观
• TLD2132-1EP 内部功能框图
• TLD2131-3EP内部功能框图
• 图1.1.2 TLD2331-3EP 内部框图
• 图1.2.1 TLD2131 管脚功能定义
• 图1.2.2 TLD2131元器件图
• 图1.2.3 器件封装数据
• 图1.2.4 PG-TSDSO-14 封装
• 图1.2.5 测试原理图
• 图1.2.6 用于单面快速制版的PCB测试电路
• .快速制版PCB
• 图1.2.9 使用热风枪焊接TLD2131芯片背面散热电极
• 图1.2.9 焊接制作之后的电路板
• 图2.1.1 TLD2131给出的应用电路图
• 图2.1.2 测试电路板以及对应的引脚
• 图2.1.3 上电之后LED只是闪烁了一下
• 图2.1.4 将D直接接地，三路都使用三个LED串联，都可以点亮
• 图2.2.1 电路原理图
• 图2.2.2 快速制版单面PCB
• 图2.2.3 焊接制作后的测试电路板
• 图2.2.4 上电后，LED仍然只是闪烁一下，随机熄灭
• 图2.2.5 更换D对地之间的电容，修改成10uF之后，LED点亮更长的一段时间之后便熄灭了
• 图2.2.6 将D短接到GND，LED便可以点亮了
• 图2.3.1 工作电压从1V上升到10V对应电路工作电流

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1. 测试电路板AD工程文件:AD\\Test\\2021\\TLD2131\\TestTLD2131.PcbDoc * ↩︎ ↩︎