一種無(wú)源OLED顯示器供電設(shè)計(jì)方案介紹

有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(OLED)是一種即將給顯示器產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性變化的新興技術(shù)。OLED顯示器提供無(wú)源矩陣和有源矩陣兩種配置。在采用無(wú)源矩陣時(shí)，顯示器被連接成為二極管柵格，每個(gè)二極管構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的OLED像素?？梢允褂猛獠框?qū)動(dòng)電路一次點(diǎn)亮一行柵格。相反，有源矩陣顯示器內(nèi)含晶體管，像素可以被連續(xù)點(diǎn)亮。然而OLED與LCD不同的是，OLED采用電流驅(qū)動(dòng)矩陣模式，這會(huì)增加有源矩陣設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，因此目前大批量的OLED仍采用無(wú)源矩陣產(chǎn)品(PMOLED)。這些PMOLED可用于各種設(shè)備，包括蜂窩電話(huà)、汽車(chē)立體聲音響、MP3播放器和其它消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。

　　OLED顯示器的供電
　　因?yàn)槟壳霸S多OLED顯示器被用于便攜應(yīng)用，因此功耗特別重要。任何電源芯片都必須工作在最高效率，以盡可能節(jié)省功率，延長(zhǎng)電池壽命，特別是在顯示器不工作的時(shí)候。

　　OLED顯示器的電源要求與許多因素有關(guān)。由于顯示器是電流驅(qū)動(dòng)的，因此
峰值電流要求取決于同一時(shí)間被點(diǎn)亮的像素總數(shù)量以及驅(qū)動(dòng)它們的最大電流值。顯示驅(qū)動(dòng)電路也會(huì)消耗部分電流。電壓要求取決于二極管的前向壓降、顯示器內(nèi)部互連(往往呈現(xiàn)阻性)的壓降以及顯示器驅(qū)動(dòng)器所需的所有壓降(見(jiàn)圖1)。

　　在本例中，所需的最大電壓由以下公式給出：

　　其中：V二極管是二極管的前向壓降;I二極管是流經(jīng)二極管的電流;Rcol是列連接的電阻;Rrow是行金屬的電阻;VCD是列驅(qū)動(dòng)器所需的開(kāi)銷(xiāo);VRD是行驅(qū)動(dòng)器所需的開(kāi)銷(xiāo);在典型應(yīng)用中，VIN大約為20V。

　　峰值電流等于：

　　其中：I二極管是流經(jīng)二極管的電流;X像素是一次點(diǎn)亮的像素?cái)?shù)量;ICD是供給列驅(qū)動(dòng)器的電流;IRD是供給行驅(qū)動(dòng)器的電流。

　　便攜顯示器的節(jié)能

　　對(duì)于帶LCD顯示器的便攜式設(shè)備來(lái)說(shuō)，如果一段時(shí)間不工作，常見(jiàn)的做法是關(guān)掉背光燈，幾秒鐘后再把顯示器完全斷電。而OLED顯示器沒(méi)有背光燈，因此一段時(shí)間不工作后通常屏幕就會(huì)暗下來(lái)，再過(guò)一段時(shí)間斷電。從公式1可以看出，如果減少顯示器的電流，所需的最大電壓也會(huì)降低。在供電電壓恒定的典型應(yīng)用中，這一額外電壓將降在列驅(qū)動(dòng)器上，從而造成額外的功耗和能源浪費(fèi)。通過(guò)減少供電電壓，這一能量就不會(huì)再消耗在列驅(qū)動(dòng)器上，系統(tǒng)效率也就得到了提高。

　　圖1：OLED顯示器驅(qū)動(dòng)

　　OLED電源芯片

　　目前市場(chǎng)上已經(jīng)有專(zhuān)門(mén)給便攜式設(shè)備中的PMOLED顯示器供電的新型器件。適合這類(lèi)應(yīng)用的理想電源器件應(yīng)該具有一個(gè)非常高效的升壓轉(zhuǎn)換器，能夠在便攜應(yīng)用中的電池電壓下工作，或者在器件中的預(yù)整流供電下工作。輸出負(fù)載斷開(kāi)和低待機(jī)電流等功能對(duì)降低顯示器不被照明時(shí)電池的漏電有很重要的作用。理想的器件還要求外部元件少和封裝尺寸小，以盡可能減小目前緊湊型手持設(shè)備的外形尺寸。

　　升壓轉(zhuǎn)換器

　　使用的升壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)該能在2.4V到5.5V電壓范圍內(nèi)工作。這一范圍覆蓋了鋰離子電池的全部輸入范圍，還應(yīng)能在預(yù)整流的3V或5V軌下工作。這類(lèi)應(yīng)用要求的輸出電壓范圍是12￣25V。最優(yōu)化的電源芯片設(shè)計(jì)還將集成升壓FET和肖特基二極管，從而減少對(duì)外部元件的需求。1.2A　FET一般支持高達(dá)28V的輸出電壓，效率可達(dá)90%。

　　為了使升壓電路工作在最佳狀態(tài)下，選擇正確的元件非常重要。需要考慮的主要元件是電感和輸出電容，因?yàn)樗鼈儗⒂绊懙缴龎嚎刂骗h(huán)路的穩(wěn)定性。一些升壓轉(zhuǎn)換器采用的外部補(bǔ)償電路同樣需要合理選擇補(bǔ)償元件。另外一種方法是采用內(nèi)部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。這種設(shè)計(jì)要求電感和電容值在一定范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)手冊(cè)中通常會(huì)提供表格幫助選擇器件。電感值將影響到電感尺寸。為了實(shí)現(xiàn)較小的器件尺寸，推薦使用能與3.3uH的小電感工作的器件。然而，低的電感值可能導(dǎo)致器件工作在不連續(xù)的模式，從而增加輸出紋波。因此最好選擇能保持連續(xù)工作模式的電感值。選擇的電感還必須能夠承受應(yīng)用要求的峰值和平均電流。這些值由以下公式得到：

　　其中：ΔIL是電感電流的紋波峰峰值，單位是A;L是電感值，單位是H;FOSC是開(kāi)關(guān)頻率。

　　輸出電容的選擇原則是確保升壓環(huán)路的穩(wěn)定工作。輸出電容容量越高，輸出電壓的紋波就越小。具體選擇時(shí)需要在紋波和元件數(shù)量/成本之間做出折衷。輸入端電容用于將輸入電流和經(jīng)過(guò)電阻的開(kāi)關(guān)電流隔離。在本應(yīng)用中，推薦使用10￣15UF范圍的電容。