单色PMOLED电源及屏显驱动电路设计

时间:2022-09-18 06:23:46

单色PMOLED电源及屏显驱动电路设计

摘要:文章设计了一种基于ISL97702的便携式产品的DC/DC直流升压电源电路,输入电压2.3~5.5V,输出电压根据负载轻重在2~30V范围内可调;OLED显示驱动采用PT6807和PT6808构建的无源矩阵驱动方式,适用于单色小尺寸OLED的显示驱动。

关键词:DC/DC直流升压;PMOLED;单色显示屏;驱动设计

中图分类号:TM320文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)21-0018-03

有机发光二极管显示器OLED是一种即将给显示器产业带来革命性变化的新兴自发光的显示技术,其发光原理是当电荷通过某种有机材料以后就会发光。与液晶技术相比,OLED具备面板厚度更薄、对比度更高、响应速度更快、更节能、更轻的特点,而且不存在可视角度的问题,最核心的优点是OLED采用一种自发光技术,因此不需要背光。

1DC/DC直流升压电源电路设计

目前,由于OLED被广泛应用于便携式产品,因此其功耗至关重要。电源IC必须能以最高的效率工作,并尽可能降低功耗,以便尽可能延长电池的工作时间,尤其是在显示器不工作时。

OLED驱动方式属电流驱动,以驱动方式可分为无源驱动PMOLED与有源驱动AMOLED两种。PMOLED无源方式的构造较简单,驱动电压仅为单路输出的正电源,驱动视电流决定灰阶,主要应用在小尺寸产品上,它的分辨率及画质表现较好。适合PMOLED应用的理想电源器件应该具有一个非常高效的升压转换器,能够在便携式应用中的电池电压下工作,或者在器件中的预整流供电下工作。输出负载断开和低待机电流等功能对减少显示屏不被照明时电池的漏电有很重要的作用。理想的电源器件必须具有外接元件少和封装尺寸小等特性,从而可以尽量缩小小型手持设备的显示器的尺寸。

ISL97702这种器件有一种突发模式以及双输出电压选择功能,用以在轻载电流下保持转换器的效率和电源的节约。它还具有浪涌电流限制、短路保护和关机期间负载隔离等功能。尽管具有这些功能,但设计中电路在开关电路中仅用到了两只电容器、三只电阻器和一个升压电感器,基于ISL97702的DC/DC直流升压电源电路图如图1所示。

1.1电感和电容的选择

升压电路在2.3~5.5V的电压范围内工作,这一范围覆盖了所有锂离子电池的输入电压范围,并且还能在预整流的3V或5V工作,此类应用所需的输出电压范围是2~30V。为使升压电路达到最佳工作状态,选择合适的元件非常重要。元件主要包括电感和输出电容,其将影响到升压控制环路的稳定性。升压转换器采用的外部补偿电路需要合理选择补偿元件。ISL97702带有内部补偿网络,设计要求电感和电容值在一定的范围内。ISL97702可与低至3.3μH的电感结合,以减小器件尺寸。但是,较低的电感值可能导致器件工作不连续,从而增加输出纹波,因此最好选择能保持连续工作模式的电感值,同时,选择的电感还必须能够满足应用要求的峰值和平均电流。

输出电容的选择原则是确保升压环路的稳定工作,输出电容的电容越高,输出电压的纹波就越小。具体选择时需要在纹波和元件数量/成本之间综合考虑。输入端电容用于将输入电流和经过电阻的开关电流隔离。

1.2双输出电压的选择

当OLED在暗淡模式下工作时,可以通过降低输出电压来显著地节省功耗,因此为OLED电源选择的最佳电源IC应包含能够提供这一功能的电路。使用两条独立的、以一个简单的逻辑输入信号进行选择的反馈电路,就可以实现这一功能。通过这种简单的方式,可以实现PMOLED所采用的“亮暗关”节能技术。

输出电压由连接在输出引脚和反馈参考引脚间的分压电阻进行设置,反馈电压与内部设置的参考电压比较后用于控制输出电压。输出电压的精度取决于反馈参考的精度和反馈网络中使用的电阻值。电路中反馈电压被设定为1.15V±2%。当选择引脚(SEL)被设定为低电平时,反馈引脚FB0就与参考电压进行比较,同时引脚FB1接地,用以提供反馈地参考;当引脚SEL为高电平时,引脚FB1被用作参考,引脚FB0接地。

2单色PMOLED显示屏驱动电路设计

OLED显示器是由众多的像素点组成,这些像素点按行、列排成矩阵,显示图像时,按行扫描或按列扫描,无源矩阵的基本结构框图如图2所示:

其中“行”是由公共驱动器PT6807依次选通,“列”则是由列选择器PT6808根据图形要求来开通。例如,图中假如第一行只有第一个OLED导通就只有大约0.3mA,而假如第二行是所有OLLED都选通,而每一行一共有100个OLED,则其总电流大约为33mA。也就是说,其总电流是由每一行中的OLED数,就是其象素数决定。因为OLED的亮度是由其电流决定的,所以保持电流的稳定是很重要的。列驱动通常采用P沟道器件作为电流源。为保证其工作于饱和区,至少需要有2伏电压,这样其输出电流随VDS的变化将会小于1%每伏。当某一行有很多OLED导通时,它的总电流就比较大。这时在连接电极上就会有较大压降,从而使VDS降低。而这种压降又取决于显示的图形,而且是不可避免的。所以必须将电流受VDS的变化而变化的灵敏度降至最低。同时输出电流的不均匀性也受到驱动器件的不一致性的影响,这种不均匀性可以靠提高VGS工作电压和版图匹配技术来减小。

128×128点阵模块驱动接口如图3所示:

2.1行驱动电路设计

PT6807是点阵OLED图形显示系统64路行驱动器,它利用CMOS技术,提供64个移位寄存器和64路输出驱动,PT6807自己产生时钟信号用来控制PT6808列驱动器。

PT6807可以设计为主,从两种模式,为OLED驱动显示提供方便;主/从模式选择由控制脚MS来控制,在主模式下,选择MS脚为高电平,输入/输出脚DIO1,DIO2,CL2只作为输出脚来用;在从模式下,MS脚被置为低电平,输入/输出脚CL2作为输入来用,而DIO1,DIO2的状态由SHL脚来决定。

晶振电路:主模式下,可由R、C、CR端来决定时钟频率;在从模式下,晶振电路的R,C端为悬空状态,CR端接高电平。

显示占空比选择:显示占空比靠输入脚DS1,DS2的状态来决定;在主模式下根据DS1,DS2脚的设置来选择占空比,有四种占空比1/48,1/64,1/96,1/128可供选择;在从模式下,DS1,DS2脚与电源VDD相连。

移位时钟和相位选择:PCLK2用来选择移位数据是在CL2时钟信号的上升沿,还是下降沿移出;数据移位方向的选择由MS,SHL脚来控制。

2.2列驱动电路设计

PT6808是点阵OLED图形显示系统64路列驱动器,它也利用CMOS技术,并提供显示RAM、64位数据锁存、64位驱动和解码逻辑,内部显示RAM用来存储由八位微处理器传来的显示数据,它根据存储数据产生点阵OLED驱动信号,与PT6807(行驱动器)配合使用。

输入缓存用来允许和禁止PT6808,当输入输出数据和指令被执行时,CS1B和CS3必须处于工作状态,不论CS1B和CS3处于任何状态,RSTB和ADC都可以正常操作,并且内部状态不会改变。

输入寄存器用来与MPU接口,并临时存储要写入显示RAM的数据,当CS1B和CS3处于工作状态时,输入寄存器通过R/W和RS来选定,数据通过MPU被写入输入寄存器,然后写入显示RAM中,数据在E信号的下降沿被锁入,通过内部操作自动写入显示RAM中。

输出寄存器:当CS1B和CS3处于工作状态,并且R/W和RS为高电平时,输出寄存器用来临时存储显示数据RAM,也即显示数据RAM中的存储数据被锁存到输出寄存器。当CS1B和CS3处于工作状态,R/W为高,RS为低时,状态数据(忙检测)可以被读出。

为了读出显示数据RAM中的内容,需要访问读指令两次,在第一次访问中,显示数据RAM中的数据被锁存到输出寄存器中,在第二次访问中,MPU读锁存数据。这就是说,在读显示数据RAM时需要一次假读,但是,在读状态数据时不需要假读。

为了克服在工作过程中当OLED亮度较高时的自动关屏问题,在写入数据之前应该查看该项,若关屏,则将其打开,以保证OLED屏的正常工作。其中判断是否关屏,若关闭则将其自动打开子程序如下:

Rs=0; // rs为数据/指令选择脚

r_w=1; // r_w为读/写输入脚

e =1; // e为允许信号输入脚

busy = P3; // P3接数据线端口

e = 0;

if(busy&0x20==0x00) // 若为真,表示已关屏

{com=0x3f; // com为形参

wr_command(com);} // wr_command()是写命令子程序

3结语

本文介绍了适用于便携式产品的128X128小尺寸PMOLED的DC/DC直流升压电源技术及显示屏驱动技术,并给出了详细的设计思想和具体电路。OLED电源及显示驱动技术将越来越多地应用在汽车音响、MP3、测量仪器仪表等产品中,期望本设计能向OLED电子产品设计者提供有价值的参考。

参考文献

[1]王兆国.数字电路技术[M].北京:清华大学出版社,1999.

[2] 孙余凯.稳压电源设计与技能实训教程[M].北京:电子工业出版社,2007.

[3] 赵亮,侯国锐.单片机C语言编程与实例[M].北京:人民邮电出版社,2003.

[4] Intersil公司.手持设备中的无源OLED显示供电方案[J].电子技术应用期刊,2008,(12).

作者简介:王志强(1974-),男,四川信息职业技术学院电子工程系讲师,中级工程师,研究方向:电子技术及其在嵌入式系统中的应用。

上一篇:动力总成悬置系统的隔振原理及其设计 下一篇:灰岩地区溶洞\土洞技术处理措施