UCS8903
3 通道高阶灰度 LED 驱动控制电路
产品概述
UCS8903
UCS8903 是 3 通道 LED 高阶灰度级联驱动控制专用电路， 通过外围 MCU 控制实现户外大屏高阶灰 度的全彩效果。采用多种专利技术，在强化性能指标的同时加强了对高压冲击及静电的防护，同时还增 加了多种抗干扰技术，非常适用与对稳定性要求较高的工程。 主要特点 l l l l l l l l l 单线数据传输，可无限级联 整形转发强化技术，两点间传输距离超过 20 米 65536 级真灰度，采用高阶灰度实现技术，端口时钟可达 100M，端口扫描频率 1KHz / S 数据传输速率 800K/S，可实现画面刷新帧频 30 帧（550 点），60 帧 （ 2 7 0 点 ） 芯片 VDD 内置 5V 稳压管，输出端口耐压大于 24V 采用预置 18mA/通道恒流模式。高恒流精度，片内误差《1.5%，片间误差《3%。 上电自检亮蓝灯功能 S-AI 单线传输抗干扰专利技术，可大幅降低及滤除辐射干扰和传导干扰 静电及浪涌防护增强技术
应用领域 点光源 线条灯 软灯条 户内外屏等
典型应用图
联芯科（深圳）微电子 地址：深圳市福田区车公庙安华工业区 6 栋 301A 电话：0755-********/25866272 传真：0755-******** https://www.wendangku.net/doc/3c2026102.html,
3 通道高阶灰度 LED 驱动控制电路
脚位图（DIP8,SOP8）
UCS8903
内部功能框图：
脚位说明： UCS8903 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 OUTR OUTG OUTB GND DOUT DIN SET VDD Red(红) PWM 控制输出 Green(绿) PWM 控制输出 Blue(蓝) PWM 控制输出 接地 显示数据级联输出（800K） 显示数据输入（800K） 悬空时 RGB 输出端口为 18mA，接 VDD 为 32mA 电源 功 能 描 述
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最大额定值 （如无特殊说明，TA ＝ 25 ℃，VSS ＝ 0 V） 参数 逻辑电源电压 输出端口耐压 逻辑输入电压 工作温度 储存温度 抗静电 额定输出功率 符号 Vdd Vout Vi Topt Tstg ESD Pd 范围 6 .5 30 ? 0.5 ～ Vdd＋ 0.5 ? 40～ ＋ 85 ? 55 ～ ＋ 150 8000 400
UCS8903
单位 V V V ℃ ℃ V mW
推荐工作范围 （如无特殊说明，Ta＝ ? 4 0 ～ ＋ 8 5 ℃，Vss＝ 0 V） 参数 逻辑电源电压 高电平输入电压 低电平输入电压 输出端口耐压 符号 Vdd Vih Vil Vout 最小 0.7 Vdd 0 24 典型 5.5 最大 Vdd 0.3 Vdd 单位 V V V V 测试条件 -
电气参数 （如无特殊说明，Ta＝ ? 4 0 ～ ＋ 8 5 ℃，Vss＝ 0 V, Vdd＝ 4.5 ～ 5.5 V） 参数 低电平输出电流 低电平输出电流 输入电流 高电平输入电压 低电平输入电压 滞后电压 电流偏移量 （通道间） 电流偏移量 （芯片间） 电流偏移量 VS-Vds 电流偏移量 VS-Vdd 动态电流损耗 消耗功率 热阻值 符号 Iout Ido Ii Vih Vil Vh dIout dIout %dVds %dVds IDDdyn PD Rth(j-a) 无负载 （Ta=25℃） 80 最小 10 0.7 Vdd 典型 18 0.35 ±1.5 ±3.0 ±0.1 ±1.0 0.3 Vdd ±3.0 ±5.0 ±0.5 ±2.0 最大 32 ±1 单位 mA mA μA V V V % % %/V %/V 1 250 190 DIN，SET DIN，SET DIN，SET Vds=1V，Iout=17mA Vds=1V，Iout=17mA 1V
3 通道高阶灰度 LED 驱动控制电路
开关特性 （如无特殊说明，Ta＝ ? 4 0 ～ ＋ 8 5 ℃，Vss＝ 0 V, Vdd＝ 4.5 ～ 5.5 V） 参数 振荡频率 传输延迟时间 下降时间 数据传输率 输入电容 符号 FOSC1 FOSC2 Tflz Tthz Fd Ci 最小 800 典型 800 100 最大 300 120 15 单位 KHz MHz ns μs Kbps pF 测试条件 Vdd =5V Vdd =5V
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Cl＝ 15 pF，DIN → DOUT，Rl ＝ 10 kΩ Cl ＝ 300 pF，OUTR / OUTG / OUTB 占空比 50 % -
功能说明 芯片采用单线通讯方式，采用归零码的方式发送信号。芯片在上电复位以后，接受 DIN 端打来的 数据，接受够 48bit 后，DO 端口开始转发数据，供下一个芯片提供输入数据。在转发之前，DO 口一 直拉低。此时芯片将不接受新的数据，芯片 OUTR、OUTG、OUTB 三个 PWM 输出口根据接受到的 48bit 数据， 发出相应的不同占空比的信号， 该信号周期约 1 ms。 如果 DIN 端输入信号为 RESET 信号， 芯片将接收到的数据送显示， 芯片将在该信号结束后重新接受新的数据， 在接受完开始的 48bit 数据后， 通过 DO 口转发数据，芯片在没有接受到 RESET 码前，OUTR、OUTG、OUTB 管脚原输出保持不变， 当接受到 1.5ms 以上低电平 RESET 码后，芯片将刚才接收到的 48bit PWM 数据脉宽输出到 OUTR、 OUTG、OUTB 引脚上。 1）芯片级联方法
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2）数据传输
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注：其中 D1 为 MCU 端发送的数据，D2、D3 为级联电路自动整形转发的数据。 3） 48bit 数据结构
注：左边高位先发，按照 RGB 的顺序发送数据
时序波形图
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芯片内部再生信号标准 名称 T0H T1H T0L T1L Treset 描 述 0 码，高电平时间 1 码，高电平时间 0 码，低电平时间 1 码，低电平时间 RESET 码 典型值 0.4μs 0.8μs 0.8μs 0.4μs 》 1ms 误差范围 ± 4 0 ns ± 8 0 ns
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注：1. IC 主要根据高电平时间判断"0"码和"1"码,IC 收到高电平的前 30ns 不计（特为抗干扰设计） 。 高电平时间<0.55us,IC 判断为"0"码,高电平时间>0.68uS,判断为“1”码.”0”码和“1”码的低 电平代表此码结束，准备接收下一数据码。 2.低电平复位时间最小为 0.1ms，最高为 1ms,IC 在收到大于 0.1ms 小于 1ms 的低电平信号时都有 可能认为是 RESET 码， 所以一帧数据传输过程中不要中断超过 0.1ms， 否则可能会被 IC 认为是 reset 码。但在 0.1ms 低电平时间之内，控制器可以进行其他操作。同时控制器发 reset 码时不要低于 1ms，以保证所有 IC 都能确认为 reset 码 3.控制器输出码形周期务必要大于 1.25us，控制器码形请参照下表发送，可保证有较大的传输数 据变形空间 控制器发码建议值
名称 T0H T1H T0L T1L T Treset 0 码，高电平时间 1 码，高电平时间 0 码，低电平时间 1 码，低电平时间
描
述
典型值 0.4us 0.85s 》0.85μs 》0.4us 》1.25us 》1ms
“0”码或“1”码周期 Reset 码，低电平时间
48bit数据发送时高位先发，按照RGB的顺序发送数据。48位可拆分成6个8位数据来发送，注意字节与 联芯科（深圳）微电子 地址：深圳市福田区车公庙安华工业区 6 栋 301A 电话：0755-********/25866272 传真：0755-******** https://www.wendangku.net/doc/3c2026102.html,
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字节之间的低电平时间不要超过RESET信号时间，否则芯片会复位，复位后又重新接收数据，则无法 实现数据传输。
恒流曲线
UCS8903 恒流特性优异，通道间甚至芯片间的电流差异极小。 (1): 通道间的电流误差±1.5℅，而芯片间的电流误差±3℅。 (2): 当负载端电压发生变化时，UCS8903输出电流不受影响， (3): 如下图UCS8903输出端口的电流Iout越小，在恒流状态下需要的Vds 也越小。当Iout为18mA时， Vds为0.6V
应用线路图 1．电源电压 5V，带单颗
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采用恒流方式可以在电压不断下降的同时达到亮度及色温保持不变的理想效果。
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2．电源电压 12V，每路串 3 颗 LED 的应用图
12V 供电时建议在 IC 的信号输入及输出端各串一个 68 的电阻防止带电拔插或电源和信号线反接等情况 下损坏 IC 输入及输出端。 3． 电源电压 24V，控制 4～6 串 LED 灯的应用
24V 供电时建议在 IC 的信号输入及输出端各串一个 120 的电阻防止带电拔插或电源和信号线错接等情 况下损坏 IC 输入及输出端。
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4．电源电压 24V，控制 2 并×（4～6）串 LED 灯的应用
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24V 供电时建议在 IC 的信号输入及输出端各串一个 120 的电阻防止带电拔插或电源和信号线错接等情 况下损坏 IC 输入及输出端。 5． 电源电压 24V，控制（3 并及以上）×（4～6）串 LED 灯以上的应用图（非恒流应用）：
注：三极管选用 PNP，可选用常规的 9012，8550 等。 24V 供电时建议在 IC 的信号输入及输出端各串一个 120 的电阻防止带电拔插或电源和信号线错接等情 联芯科（深圳）微电子 地址：深圳市福田区车公庙安华工业区 6 栋 301A 电话：0755-********/25866272 传真：0755-******** https://www.wendangku.net/doc/3c2026102.html,
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况下损坏 IC 输入及输出端 稳压特性
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UCS 8903 可以配置成 6 ～ 24V 电压供电， 电源与地之间的 104 P 电容尽量靠近 IC 本体， 并且回路最 近。IC 内置稳压管，但根据输入电压不同，应配置不同的电源电阻 R，该阻值列表如下： 电源电压 5V 12 V 24V 建议电源接口与 VDD 间连接电阻 33 欧 1K 3K
分压电阻 UCS8903 芯片 OUT 输出端口上的电阻可以根据其串接的 LED 数来自行调节，经电阻和 LED 灯串接 降压后，OUT 端口处的电压应不超过 4V，这样能降低芯片的功耗，减少发热量。UCS8903 输出端能保持 恒流是依靠 IC 输出端（OUTRGB）电压能随电源电压变化或负载变化进行自动调节，以保持输出电流不 变。UCS8903 输出端电压的自动调节是有一定范围的，最低可到(0.6V/18mA） ，最高调节上限没有多大 限制，但会受 IC 最大功耗 PD 的限制。UCS8903 PD 为 400mW.长时间较大功耗工作时不要超过 250mW， 否则可能导致 IC 损坏 1. 以应用图 3 6 珠串联应用时，端口(OUTRGB)电流设定 18mA,端口(OUTRGB)电压设计取值 4V 为例， 先说明 IC 端口功耗情况(3 通道同时输出，亮白光) OUTR 端口功耗：18mA*4V=72mW OUTG 端口功耗：18mA*4V=72mW OUTB 端口功耗：18mA*4V=72mW 合计：216mW 未超过 IC 最大功耗。正常画面功耗一般不超过全白光的 2/3 以下分压电阻的取值计算： Rr=(24V-4V-6*1.9V)/18mA=477 Rg=(24V-4V-6*3.1V)/18mA=77 Rb=(24V-4V-6*3.1V)/18mA=77 电源电压 24V ，6 串，红灯开启电压以 1.9V 计 电源电压 24V ，6 串，绿灯开启电压以 3.1V 计 电源电压 24V ，6 串，蓝灯开启电压以 3.1V 计
在此种情况下，电源电压由 24V 下跌 3.4V（4V-0.6V）至 20.6V 时还能保持恒流状态。
2. 以应用图 4 为例：LED 6 串 2 并，端口(OUTRGB)电流设定 36mA,端口(OUTRGB)电压设计取值 2.5V 为 例，先说明 IC 端口功耗情况(3 通道同时输出，亮白光) OUTR 端口功耗：32mA*3V=96mW OUTG 端口功耗：32mA*3V=96mW OUTB 端口功耗：32mA*3V=96mW 联芯科（深圳）微电子 地址：深圳市福田区车公庙安华工业区 6 栋 301A 电话：0755-********/25866272 传真：0755-******** https://www.wendangku.net/doc/3c2026102.html,
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合计：288mW 已达 IC 最大功耗。正常画面功耗一般不超过全白光的 2/3 以下分压电阻的取值计算： Rr=(24V-3V-6*1.9V)/32mA=300 Rg=(24V-3V-6*3.1V)/32mA=75 Rb=(24V-3V-6*3.1V)/32mA=75 电源电压 24V ，6 串 2 并，红灯开启电压以 1.9V 计 电源电压 24V ，6 串 2 并，绿灯开启电压以 3.1V 计 电源电压 24V ，6 串 2 并，蓝灯开启电压以 3.1V 计
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UCS8903 分压电阻选值表 电源电压 灯珠数目 1 串（18mA） 2 串（18mA） 12 伏 3 串（18mA） 1 串 2 并（32mA） 2 串 2 并（32mA） 3 串 2 并（32mA） 4串 5串 24 伏 6串 4 串 2 并（32mA） 5 串 2 并（32mA） 6 串 2 并（32mA） 分压电阻（欧姆） R-340 B,G-270 R-235 B,G-100 R-220 R-220 B,G-180 R-160 B,G-87 R-100 B,G-10 R-690 B,G-420 R-580 B,G-250 R-477 B,G-77 R-420 B,G-270 R-360 B,G-170 R-300，B,G-75 封装类型 R,G,B—0805 R,G,B—0805 0805 R，B,G—0805 R，G,B-0805 R，G,B-0805 R，G,B-1206 R-1206,B,G—0805 R-1206,B,G—0805 R—1206 G,B-0805 R-1206,B,G—0805 R，B,G—0805
注：上表 2 组并联情况下分压电阻取值以每组 LED 各串一分压电阻为前提
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应用注意事项 IC 能正常和稳定的工作与正确的应用息息相关， 正确良好的外围元件和产品设计是 IC 稳定工作的 基础。基于以上出发点，建议客户在生产过程中严格按照以下建议进行，以保证产品的稳定可靠。 1． 在级联应用时，点与点之间有效共地才能保证信号正常传输。 2． 应用在点光源时，最好采用 2 芯（24V 正，24V 负）+2 芯（D，GND）的连接方式。若采用单 3 或 4 芯头连接时，务必注意连接头中 24V+和数据线 D 都在一个接头里，要避免连接头密封不良漏水（或 安装时未插紧） 以及防水头非对位强行接插， 以上情况会造成 24+和数据线 D 短路， 可能会烧毁 IC。 3． 24V 供电时每个 IC 的 DIN 输入及 DOUT 输出都务必串接 120 欧以上的保护电阻,并且电阻位置应最靠 近 IC 输入输出端。12V 供电时信号输入输出端务必各串接 68 欧以上电阻。 4． UCS8903 VDD 端内置稳压管，不用再加 78L05，但要注意的是，在 24V（24V 供电时）及 VDD 端之间 务必要串接一个电阻，此电阻取值为 3K，电阻功率选 1/4W 即可。12V 供电时此电阻选 1K。 5． 应用 UCS8903 在画板时要注意信号地（GND）线，地线应尽量画粗，过细的地线可能会由于电流瞬 间冲击可能造成较大干扰，引起信号数据误判，出现抖动等非正常现象。 6． 在板上布线时，关键走线，如信号线（DIN，DOUT） ，5V 和 GND 线相互间及与其它走线间应保持较大 的距离，以尽量减少因制板工艺腐蚀不良问题造成暗连线时出现传输不稳定现象。 7． 在板上布线时，关键过孔，如信号线（DIN，DOUT） ，5V 和 GND 线上的过孔，孔径务必大于 0.6mm 以上，并且至少并打 2 个以上过孔，以减少线路板过孔沉铜工艺不良时出现传输不稳定现象。 8． 为减少高频干扰， 每个 IC 的电源与地之间都要并联一个 104 电容， 104 应该最靠近 IC 的电源和地， 并且要求电源线应该先经过 104 再到 IC。 9． UCS8903 是恒流输出， 务必注意 RGB 输出端上串联的分压电阻的选用。 恒流 IC 选用分压电阻和恒压 输出 IC 选用限流电阻的取值方式完全不同。选值不当可以损坏 IC。
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封装外形图和尺寸 SOP8
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符号 A A1 A2 b c D E E1 e L θ
mm 最小值 1.350 0.100 1.350 0.330 0.170 4.700 3.800 5.800 0.400 0° 最大值 1.750 0.250 1.550 0.510 0.250 5.100 4.000 6.200 1.270 8° 0.053 0.004 0.053 0.013 0.006 0.185 0.150 0.228 0.016 0°
inches 最小值 最大值 0.069 0.010 0.061 0.020 0.010 0.200 0.157 0.244 0.050 8°
1.270(BSC)
0.050(BSC)
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版本号 版本 VER1.0 VER1.1 发行日期 2012-6-25 2012-10-25 修订简介 第一版 内容修改
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