S－8330在液晶顯示技術中的應用

摘要：作為液晶顯示主要部分之一的電源電路，直接控制提供給液晶驅動芯片的偏壓。電源電路提供的液晶偏置電壓的液晶顯示對比度和顯示灰度的控制中起著重要的作用。S－8330/8331系列芯片是日本SEIKO公司生產的用于提供液晶偏壓的電源芯片。其內部有8位移位寄存器，用數字方式調整輸出電壓。S－8330/8331系列芯片的小體積、低功耗、高集成度等特點使其適用于電池供電的便攜式設備中。

關鍵詞：液昌驅動；電源電路；數字可調

1引言

由于液晶顯示屏的低功耗、低電壓和體積小等特點，使其在便攜式計算機、彩色液晶電視、示波器等各種電子設備中得到了廣泛的應用。但是對于液晶顯示驅動技術來說，液晶偏壓在液晶顯示對比度和顯示灰度的控制中起著重要的作用。

2液晶顯示原理

在液晶顯示器中，大多為點陣式液晶顯示器。點陣式液晶顯示系統(tǒng)由液晶顯示屏、驅動電路、電源電路和控制電路組成?？梢钥闯鲵寗与娐樊a生驅動液晶所需的信號，控制電路產生驅動電路需要的信號和所要顯示的信息。驅動電路所需的液晶顯示偏置電壓由電源電路提供。電源電路必須產生6個電位以驅動液晶。其電源電路如圖2所示。電源電路用5V輸入電壓，經DC/DC轉換器及分壓電路產生驅動液晶所需要的電壓。液晶顯示器并不是以最大電壓驅動，而是由圖2所示的電阻和發(fā)射極輸出電路產生適當的驅動電壓，并將此電壓用5個固定電阻產生驅動所需要的6個電位(V1～V6)。為減少輸出阻抗，除V1和V6外，其余4個電位輸出端采用了運算放大器做射隨器?？赏ㄟ^6個電位的變化來調整對比度。

3液晶電源電路

在電源電路中，關鍵是DC/DC轉換器。DC/DC轉換器的轉換效率的高低和轉換電壓的大小直接影響液晶顯示器的功耗和對比度的變化。對液晶顯示模塊來說，不同的液晶顯示模塊對驅動電壓的要求也不同，多數要求負極性電壓，但有的模塊也要求正極性電壓。因此液晶的控制電路需要一個通用的電源控制電路才能適應多類型的顯示模塊。針對我們所用的液晶顯示模塊的特點和要求，我們采用了靈活性強、易于控制、高效率的電源器件S－8330系列芯片。S－8330系列芯片的輸出電壓有20V，22V，24V，26V，28V，30V6個檔，可根據不同的需要選擇不同的芯片，每種芯片的輸出可調范圍為12V，如S－8330A28其輸出電壓范圍為16～28V。調整方式為數字調整，需要8位串行數據輸入，所以非常適合于具有微處理器的系統(tǒng)。

芯片的輸入電壓范圍為2～9V，輸出電流為5mA(VIN=5V,VOUT=30V)。S－8330具有較高的轉換效率，實測其效率可達90％。并且功耗很低，靜態(tài)電流為100μA，截止電流為15μA。該芯片是高集成度、低功耗、體積小的器件。它是8腳的SSOP封裝，其引腳功能如表1所示。

S－8330系列芯片內部集成了一個8位串行寄存器和8位鎖存器組成的輸出電壓調節(jié)系統(tǒng)。輸出電壓在12V的范圍內可調。當數據輸入的時候，電壓輸出不變。圖引腳符號功能

1VDIN數據輸入
2VCLK時鐘輸入
3VSTRB鎖存信號輸入
4VOUT電壓輸出
5VIN電源輸入
6CONT外接電感
7ON/OFF電源開/關引腳
8VSS地

在每個VCLK的上升沿VDIN上的數據被送入串行寄存器，當輸入的時鐘超過8個時，隨最后8個時鐘輸入的數據有效。當VSTRB由低變高時。串行寄存器的內容被鎖存到8位鎖存器中。輸出電壓隨著鎖存器中數據的變化而變化。

以S－8330A20為例，當輸入數據為OOH時，輸出電壓為8V；當輸入的數據為FFH時，輸出電壓為20V。寄存器的位數為8位，因此可將12V分成256份。即每個LSB為46875mV。當輸入數據從OOH轉變到7FH時，誤差為－1/2LSB～＋1/2LSB。而當輸入數據從OOH轉變到FFH時，誤差為－2LSB～＋2LSB

其中tsc(數據建立時間)最小值為05μs。Thc(數據保持時間)最小值為05μs。Tss(VCLK的下降沿到VSTRB的上升沿)的最小值為05μs。Tda(VSTB的脈寬)最小值為05μs。Ths(VSTRB的下降沿到VCLK的上升沿)最小值為05μs。Tdc(VCLK的脈沖寬度)的最小值為05μs，典型值為417μs。Ttc(VCLK的周期)的最小值為5μs,典型值為833μs。當輸入數據時，一定要滿足上述的時序要求。

電源開/關引腳用來控制芯片的操作。當電源開/關引腳接到低電平時，除電壓調節(jié)電路外，芯片內其它電路停止工作，并且使VOUT內部短路到VSS。這時，電流通過電感和二極管由VOUT引腳流入VSS。因此，需要一個開關來切斷電流。圖4是一個應用P溝道MOS管2SJ356作為開關管的電路。當電源開/關引腳為低電平時，通過MOS管MN使2SJ356截止，切斷通過VOUT流入地的電流。ZD是齊納二極管。保護MOS管源極和柵極間的電壓不超過15V。為提高效率，RA和RB的阻值要設的較大，以減小流過的電流。當電源開/關引腳不使用時，要將它接到VIN引腳。

如果輸出電流大于10mA，可選擇S－8331系列芯片，此時需外接三極管，若輸出電流為1～10mA之間可選擇S－8330A系列芯片；小于1mA選擇S－8330B系列芯片。8330A和8331系列工作頻率為180kHz，8330B系列工作頻率為50kHz。

外圍器件的選擇：電感允許通過的最大電流為IPK，其數值為：

IPK=SQR[2IOUT(VIN＋VD－VIN)/FOSCL]

其中FOSC為工作頻率。例如：當VIN=5V，VOUT=30V，IOUT=5mA，FOSC=180kHz，設L=47μH，計算可得IPK=174mA。因此可以選擇47μH，負載電流大于174mA的電感。二極管的開關速度應小于500ns，導通電壓小于03V，額定電流為IPK或更大。輸入和輸出電容建議使用鉭電容，并應盡量靠近輸入、輸出引腳。

4結束語

S－8330/8331系列芯片靈活性強，可以根據不同的需要選擇不同的芯片，并且可以用軟件通過串行通行調整輸出電壓。由于S－8330/8331系列芯片自身的特點和較高的轉換效率使其在便攜式數據采集終端、掌上型電腦、照相機、視頻設備等方面得到廣泛的應用。