一種無源OLED顯示器供電設(shè)計方案介紹

有機發(fā)光二極管顯示器(OLED)是一種即將給顯示器產(chǎn)業(yè)帶來革命性變化的新興技術(shù)。OLED顯示器提供無源矩陣和有源矩陣兩種配置。在采用無源矩陣時，顯示器被連接成為二極管柵格，每個二極管構(gòu)成一個獨立的OLED像素。可以使用外部驅(qū)動電路一次點亮一行柵格。相反，有源矩陣顯示器內(nèi)含晶體管，像素可以被連續(xù)點亮。然而OLED與LCD不同的是，OLED采用電流驅(qū)動矩陣模式，這會增加有源矩陣設(shè)計的復雜性，因此目前大批量的OLED仍采用無源矩陣產(chǎn)品(PMOLED)。這些PMOLED可用于各種設(shè)備，包括蜂窩電話、汽車立體聲音響、MP3播放器和其它消費類產(chǎn)品。

　　OLED顯示器的供電
　　因為目前許多OLED顯示器被用于便攜應用，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，延長電池壽命，特別是在顯示器不工作的時候。

　　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)動的，因此
峰值電流要求取決于同一時間被點亮的像素總數(shù)量以及驅(qū)動它們的最大電流值。顯示驅(qū)動電路也會消耗部分電流。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)動器所需的所有壓降(見圖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)動器所需的開銷;VRD是行驅(qū)動器所需的開銷;在典型應用中，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像素是一次點亮的像素數(shù)量;ICD是供給列驅(qū)動器的電流;IRD是供給行驅(qū)動器的電流。

　　便攜顯示器的節(jié)能

　　對于帶LCD顯示器的便攜式設(shè)備來說，如果一段時間不工作，常見的做法是關(guān)掉背光燈，幾秒鐘后再把顯示器完全斷電。而OLED顯示器沒有背光燈，因此一段時間不工作后通常屏幕就會暗下來，再過一段時間斷電。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降低。在供電電壓恒定的典型應用中，這一額外電壓將降在列驅(qū)動器上，從而造成額外的功耗和能源浪費。通過減少供電電壓，這一能量就不會再消耗在列驅(qū)動器上，系統(tǒng)效率也就得到了提高。

　　圖1：OLED顯示器驅(qū)動

　　OLED電源芯片

　　目前市場上已經(jīng)有專門給便攜式設(shè)備中的PMOLED顯示器供電的新型器件。適合這類應用的理想電源器件應該具有一個非常高效的升壓轉(zhuǎn)換器，能夠在便攜應用中的電池電壓下工作，或者在器件中的預整流供電下工作。輸出負載斷開和低待機電流等功能對降低顯示器不被照明時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，還應能在預整流的3V或5V軌下工作。這類應用要求的輸出電壓范圍是12￣25V。最優(yōu)化的電源芯片設(shè)計還將集成升壓FET和肖特基二極管，從而減少對外部元件的需求。1.2A　FET一般支持高達28V的輸出電壓，效率可達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，因為它們將影響到升壓控制環(huán)路的穩(wěn)定性。一些升壓轉(zhuǎn)換器采用的外部補償電路同樣需要合理選擇補償元件。另外一種方法是采用內(nèi)部補償網(wǎng)絡(luò)。這種設(shè)計要求電感和電容值在一定范圍內(nèi)，設(shè)計手冊中通常會提供表格幫助選擇器件。電感值將影響到電感尺寸。為了實現(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)過電阻的開關(guān)電流隔離。在本應用中，推薦使用10￣15UF范圍的電容。