I2C接口18路LED呼吸灯控制电路IC

该型号IC为QFN24接口，属于小众产品，IS31FL3218、SN3218、HTR3218S管脚兼容，需要注意的是HTR3218管脚与其他型号不兼容。
I2C接口可实现多个LED灯的呼吸灯控制，可实现单色控制18个LED灯，双色控制9个LED灯，3色全彩LED灯可控制6个。
本文以SN3218做简单介绍。
本文末尾有32 级和64级的LED亮度伽玛补偿数据，可参考，在LED呼吸灯亮度控制有较大阶跃或亮度变化不明显时，可参考。
中文规格书见绑定资源
SN3218丝印

SN3218典型应用电路

典型应用电路图
注1：REXT= 3.3kΩ 时，每路最大输出电流为21mA。每路最大电流可通过外接电阻REXT设置，详情请见第10 页。
注2：PCB 布线时，芯片需远离手机天线放置，防止天线对芯片辐射造成影响。

IS31FL3218-QFLS2-TR

IS31FL3218-QFLS2-TR QFN-24, 2500/Reel
IS31FL3218-GRLS2-TR SOP-24 1000/Reel
IS31FL3218-GRLS2 SOP-24 30/Tube

SN3218

产品型号 封装形式
SN3218AI424E QFN-24
SN3218AIN24E SOP-24

HTR3218S

HTR3218 HTR3218SQER QFN4×4-24L 该型号管脚与其他不兼容
HTR3218S HTR3218SSQER QFN4×4-24L

SN3218简介

SN3218A 是一款 18 路呼吸灯驱动芯片，每路单独 256级细腻灰度可控。单路最大输出电流可以通过一个外部电阻设定，最大电流为 38mA。
主控器件通过 I2C 接口对 SN3218A 进行编程控制，通过将 SDB 脚拉低或软件设置可关断芯片，进入低功耗模式。SN3218A 从地址为“1010 1000”。
SN3218A 使用 QFN-24（4mm × 4mm）和 SOP-24 的封装形式。工作电压在 2.7V ~ 5.5V，可在-40°C ~+85°C 的温度范围下工作。

SN3218特性

工作电压 2.7V ~ 5.5V
I2C 接口通信，支持连续写数据，地址自加功能
内置复位寄存器
每路 LED 可独立控制
LED 亮度支持 256 级细腻调节
-40°C ~ +85°C 的工作温度
QFN-24（4mm × 4mm）、SOP-24 封装

SN3218应用

手机和其它掌上电子设备的 LED 显示家电类 LED 显示

SN3218引脚定义

引脚号 引脚名 描述
1 OUT18 输出端口。
2 R_EXT 外接电阻输入引脚，设定输出电流值。
3 VCC 电源电压输入。
4 GND 接地。
5 SDA I2C数据线。
6 SCL I2C时钟线。
7~23 OUT1~ OUT17 输出端口。
24 SDB 关断芯片，低电平有效。
底部散热片 接地。

详细介绍

I2C 通信接口

SN3218A 使用两条符合 I2C 通信协议的串行传输线SDA 和 SCL 来控制芯片的工作方式。SN3218A 使用固定的 8 位从地址“1010 1000”。
本芯片只支持写操作。
I2C 总线支持数据双向传输。SCL 为单向端口，SDA为双向端口，开漏输出驱动，需外接上拉电阻（典型值为 4.7kΩ）。最大时钟频率为 400kHz。在这种情况中，主控器件为单片机等控制器，从器件为 SN3218A。
图 2 为 I2C 的时序图，在 SCL 为稳定的高电平时，SDA为闭锁状态并且在不使用的时候应保持高电平。
“开始”信号是由 SCL 为高电平时将 SDA 拉低产生的。首先传送 8 位从地址。当 SCL 为高电平时，SDA上的每个地址位必须保持稳定。
在最 后 一 位 数 据 传 送 出 去 后 ， 主 控 器 件 会 检 测SN3218A 的应答信号。主控器件通过上拉电阻释放SDA 线为高电平，然后使 SCL 发送一个脉冲。如果SN3218A 正确的接收到 8 位数据，在 SCL 的脉冲期间它将使 SDA 拉低；如果 SDA 线不为低，则表示数据没有正确接收，主控器件将会发送一个“停止”信号（稍候介绍）并且中断数据传递。
在 SN3218A 的应答信号发送之后，寄存器的地址将被发送。寄存器地址发出后，SN3218A 也必须产生一个应答位来表示寄存器地址是否被正确接收。
接下来传送的是 8 位寄存器数据。在 SCL 保持稳定的高电平时每位数据位都是有效的。8 位数据传送完后，SN3218A 同样需要产生一个应答位来表示数据的正确接收。
“停止”信号将结束数据的传送。当 SCL 信号为高电平时将 SDA 拉高就产生了“停止”信号。

地址自加

如果有多个数据要传送给 SN3218A，只需发送第一个数据写入的寄存器地址。在 SN3218A 接收数据期间，寄存器地址会自动加 1，下一个传送的数据将写入新的寄存器地址中，如此继续，在数据连续传送期间寄存器地址会一直增加，直到 I2C 写入“停止”信号

内部框图

PWM 控制

通过设置 PWM 寄存器（01h~12h）来调节 18 路 LED的亮度值。如在 PWM 寄存器中写入“0000 0100”，则输出为第 4 级亮度。
连续写入数据使 PWM 亮度逐渐升高或降低即可实现LED 呼吸效果。

REXT 设置

SN3218A 的 18 路输出最大电流可通过外接电阻 REXT设置。
REXT 推荐使用的最小阻值为 2kΩ，最大电流达 38mA。

LED 呼吸灯非线性修正

使用 SN3218A 实现 LED 呼吸效果时，为得到更好的呼吸效果，建议对呼吸控制进行非线性修正。
SN3218A 内部实现线性的 256 级灰度的 PWM 调光。
由于人视觉对亮度的误差，电流线性增加时，视觉上会感觉到呼吸开始时亮度变化快，然后很快进入亮度饱和的问题。为了解决这个问题，在呼吸时，应该采用伽玛补偿的方法，达到视觉效果的线性。

为了显示更细腻的效果，可采取更多的输出级数，防止呼吸时产生可观察到的亮度的跳变。推荐的经验值是，从最暗到最亮的一个呼吸周期 T 内，当 T=1s，推荐采用有伽玛补偿的 32 个亮度等级；当 T=2s，推荐采用有伽玛补偿的 64 个亮度等级，以此类推。上述推荐值是 LED 没有任何遮挡的条件下，测试得到的经验值。如果采用挡光板等遮挡 LED，使 LED 发光更加柔和，可以采用更少的亮度等级实现。具体的等级数，需要根据实际的挡光材料具体测试。

采用 32 级的LED亮度伽玛补偿数据：

采用 64 级的LED亮度伽玛补偿数据：

注意：上表的32 级伽玛补偿数据为计算出的标准值，64 级伽玛补偿数据为实验结果的推荐值。

芯片关断模式

芯片关断模式可以用于减少功耗。在芯片关断模式时，所有的寄存器保持原数据不变。

软件关断

通过对配置寄存器（00h）中的 SSD 位置“0”，SN3218A进入软件关断模式。在此模式时，芯片只消耗 3.1μA（典型的）的电流。
当 SN3218A 进入软件关断模式时，所有的电流输出端口都将关闭，18 路 LED 无显示。

硬件关断

当 SN3218A 的 SDB 脚拉低时，芯片进入硬件关断模式。