Texas Instruments DLP651NE DLP? 1080p HSSI數(shù)字微鏡器件 (DMD) 是一款數(shù)控微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 空間照明調(diào)制器 (SLM)，可實(shí)現(xiàn)高亮度1080p顯示系統(tǒng)。Texas Instruments DLP產(chǎn)品0.65” 1080p芯片組由 DMD、 DLPC7540顯示控制器以及DLPA100電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成。該芯片組外形緊湊，可為體型小巧的1080p顯示提供完整的系統(tǒng)解決方案。DMD生態(tài)系統(tǒng)包含已確定的資源，有助于用戶加快設(shè)計(jì)周期，其中包括可隨時(shí)用于生產(chǎn)的光學(xué)模塊、光學(xué)模塊制造商和設(shè)計(jì)公司。

數(shù)據(jù)手冊(cè)；*附件：Texas Instruments DLP651NE DLP? 1080p HSSI DMD數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 0.65英寸對(duì)角微鏡陣列
• 顯示分辨率：1080p (1920×1080)
• 7.6μm微鏡間距
• 微鏡傾斜度：±12°（相對(duì)于平面）
• 角落照明
• 高速串行接口 (HSSI) 輸入數(shù)據(jù)總線
• 支持1080p（全高清），頻率高達(dá)240Hz

簡化應(yīng)用

德州儀器DLP651NE：賦能下一代高亮度1080p顯示系統(tǒng)的核心引擎

引言

在追求高亮度、高對(duì)比度和鮮艷色彩的現(xiàn)代顯示應(yīng)用中（如激光電視、智能投影儀和企業(yè)級(jí)投影機(jī)），德州儀器的數(shù)字光處理技術(shù)始終處于領(lǐng)先地位。DLP651NE作為DLP產(chǎn)品家族中的一員，是一款0.65英寸的1080p全高清數(shù)字微鏡器件，它以其卓越的光學(xué)性能、高可靠性和成熟的芯片組生態(tài)系統(tǒng)，成為緊湊型高性能顯示系統(tǒng)的理想選擇。

一、DLP651NE核心特性概覽

1. 高分辨率微鏡陣列

• 0.65英寸對(duì)角線 ，包含 1920 x 1080 (1080p) 個(gè)獨(dú)立控制的鋁制微鏡。
• 7.6μm微鏡間距 ，支持高像素密度和細(xì)膩的圖像表現(xiàn)。
• ±12°微鏡偏轉(zhuǎn)角度 ，有效分離“開”（ON）和“關(guān)”（OFF）狀態(tài)的光路，是實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的基礎(chǔ)。

2. 高速串行接口

• 采用 高速串行接口（HSSI） ，數(shù)據(jù)速率高達(dá) 3.2 Gbps 。
• 支持 1080p分辨率下高達(dá)240Hz的刷新率 ，確保動(dòng)態(tài)畫面的流暢無拖影，非常適合快速運(yùn)動(dòng)的視頻內(nèi)容和高幀率應(yīng)用。

3. 廣泛的照明源支持

• 可與激光熒光體、LED、RGB激光和燈泡等多種照明源協(xié)同工作。
• 其高耐光性（可見光區(qū)域支持高達(dá)34.7 W/cm2的功率密度）為設(shè)計(jì)高亮度投影系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4. 完整的芯片組解決方案

DLP651NE并非孤立運(yùn)行，它與以下關(guān)鍵芯片構(gòu)成一個(gè)完整的、經(jīng)過優(yōu)化的系統(tǒng)解決方案：

• DLPC7530顯示控制器 ：負(fù)責(zé)圖像處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵拇竽X。
• DLPA100電源管理和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 ：為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源和色輪/熒光輪控制。
• TPS65145電源管理IC ：專門為DMD生成所需的精確偏置電壓（VBIAS, VOFFSET, VRESET）。

這種高度集成的芯片組極大地簡化了設(shè)計(jì)流程，縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。

二、技術(shù)深度解析

1. 微鏡工作原理：數(shù)字光開關(guān)

每個(gè)微鏡本質(zhì)上是一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS） 光開關(guān)。其下方有一個(gè)CMOS存儲(chǔ)單元，通過改變尋址電壓和復(fù)位信號(hào)，可以控制微鏡在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（+12°和-12°）之間快速切換。

• ON狀態(tài) ：微鏡將入射光反射到投影鏡頭中，在屏幕上形成亮像素。
• OFF狀態(tài) ：微鏡將光反射到光吸收器（光阱），在屏幕上形成暗像素。
• 通過脈沖寬度調(diào)制（PWM） 控制微鏡在ON狀態(tài)的停留時(shí)間，從而生成不同的灰度等級(jí)，實(shí)現(xiàn)豐富多彩的圖像。

2. 關(guān)鍵設(shè)計(jì)考量：熱管理與光學(xué)匹配

a) 微鏡陣列溫度計(jì)算

DMD的可靠性與其工作溫度密切相關(guān)。由于微鏡陣列溫度無法直接測量，需通過封裝上的測試點(diǎn)（TP1）溫度進(jìn)行計(jì)算：
T_ARRAY = T_CERAMIC + (Q_ARRAY × 0.6°C/W)
其中，總熱負(fù)載Q_ARRAY包括電氣功耗和吸收的光學(xué)功率。良好的散熱設(shè)計(jì)對(duì)于將陣列溫度維持在推薦范圍（長期工作建議低于70°C）至關(guān)重要。

b) 光學(xué)系統(tǒng)匹配

為了獲得最佳的圖像質(zhì)量（尤其是高對(duì)比度），光學(xué)設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：

• 數(shù)值孔徑匹配 ：照明光學(xué)與投影光學(xué)的數(shù)值孔徑應(yīng)一致，且不超過微鏡的傾斜角，以避免雜散光。
• 光瞳對(duì)準(zhǔn) ：照明光瞳與投影光瞳需精確對(duì)準(zhǔn)（偏差在2°以內(nèi)）。
• 照明過填充控制 ：應(yīng)嚴(yán)格控制照射到微鏡陣列有效區(qū)域以外的光通量，以避免產(chǎn)生邊緣眩光等不良 artifacts。

3. 嚴(yán)格的電源時(shí)序要求

DMD的可靠性和壽命依賴于 精確的電源上電/斷電時(shí)序 。核心要求包括：

• VDD （1.8V核心邏輯電源）必須在高壓偏置電源（VOFFSET, VBIAS, VRESET）之前穩(wěn)定建立。
• VBIAS和VOFFSET之間的電壓差必須在整個(gè)上電/斷電過程中保持在規(guī)定限值內(nèi)（如10.5V）。
• 這些時(shí)序由DLPC7530控制器嚴(yán)格管理，確保了操作的萬無一失。

三、典型應(yīng)用場景

• 激光電視 ：利用激光熒光體光源，實(shí)現(xiàn)寬廣色域和長壽命的高亮度大屏顯示。
• 智能投影儀 ：緊湊的芯片組尺寸非常適合便攜式和嵌入式智能投影設(shè)備。
• 企業(yè)級(jí)投影機(jī) ：高刷新率和出色的圖像穩(wěn)定性，滿足會(huì)議室、教育和商業(yè)展示的苛刻要求。

四、PCB布局與信號(hào)完整性

由于涉及高速差分信號(hào)（HSSI），PCB設(shè)計(jì)是成功的關(guān)鍵：

• 阻抗控制 ：HSSI差分對(duì)要求嚴(yán)格的100Ω差分阻抗控制。
• 層疊設(shè)計(jì) ：推薦使用10層板結(jié)構(gòu)，并提供完整的接地和電源平面。
• 等長布線 ：數(shù)據(jù)線與時(shí)鐘線之間、差分對(duì)內(nèi)部都需要進(jìn)行精確的 長度匹配 （如±0.25英寸），以消除時(shí)序偏差。
• 電源完整性 ：為VBIAS等高壓電源創(chuàng)建小型平面，并使用寬走線、多過孔連接，以降低阻抗。