驱动OLED的一种简单方法

本文作者:admin       点击: 2006-08-10 00:00
前言:

迅速出现的有机发光二极管技术今年已经增长了64%(来源:韩国市场研究公司数据)。即从2005年的610万个至2006年大约1000万个,是采用该技术后,数字静态相机、MP3机、掌上游戏和其他便携式系统生产商得出的结果。
成长的动力是超越传统的液晶显示器的许多技术优势。其功能是在两个导体间放置一系列有机薄膜。这种光放射性技术不需要背光源,所以它能够提供比TFT或有源矩阵LCD显示器更为简单的架构。它也提供更薄的体积,这是在受空间限制的便携式系统设计中一个关键因素。更好的是,OLED带来了这些优势,在消耗较少的电量的情况下,表现更全的色彩,实现更宽广的可视范围。
然而,这个令人兴奋的新显示技术还没有成熟到同一些已有的液晶显示器技术同日而语的程度。挑战依然存在。产量是个问题,尤其当显示器大小不断增加的时候。目前,绝大多数有机发光二极管受制为小尺寸。虽然生产商的技术在不断提高,但是要满足用来做笔记本屏幕的尺寸还要几年之后。

费用也是一个问题。有机发光二极管仍然比液晶显示器要贵很多。另外,显示器运行寿命也是一个挑战。最近生产商已经在设法使有机发光显示器的寿命比普通手机长一些。很显然,随着生产工艺的成熟和制造商经验的积累,有机发光显示器和现行的液晶显示器的解决方案间的差价及运行寿命的差异会缩小甚至最终消失。
  
OLED电源设计的挑战

随着技术的成熟和显示器厂商逐渐增大产量,成本的降低,使用OLED的便携式系统的设计者将会面临另一个挑战——怎样运转这种新的显示技术。有机发光二极管向我们提供了比传统的液晶显示器有更广泛的吸引人的优势,它们具有明显地不同的输出电压和负荷面。现阶段有机发光二极管要求输出电压水平范围为10V~ 18V,这明显比典型的单锂电池的电压高很多,也比无电感的DC/DC电源的供给高很多。并且有机发光二极管的有规律的负荷面要求电源在保持准确输出电压的同时,能够迅速适应负荷的急速改变。因此,有机发光二极管需要通过开关式的DC/DC升压转换器来驱动以提供快速的负载瞬时响应。
另外,有机发光二极管要求升压转换器能简单的控制其变暗或变亮,这就要求需要有动态电压控制的特点。一个通用的1.5英寸的OLED副显示屏需要两个输出电压范围分别为10伏和18伏,甚至未来的设计可能会要求更高的电压。动态电压控制要求输出电压间快速的切换,这是由有机发光二极管的亮度要求所决定的。这给升压控制和反馈补偿的设计提出了额外要求。

稳态操作是升压转换器的一个重要考虑因素。典型的感应升压转换器集成电路要求反馈补偿来保证稳定的操作特性。在感应升压转换器的反馈回路里固有的右半面零点使设计者在任何条件下稳定系统都变得很困难。电源必须能够在不同的输出电压和负荷状态快速度的利落的转换,避免产生影响显示质量的抖动。

从便携式系统设计者的观点来看,当使用感应升压转换器时,漏电流是另一种严重的障碍。便携式系统设计者必须在其设计中减少漏电流以最大化的延长电池的寿命和延长电池的使用周期。以升压转换器的固定构造为例,即使显示器未打开,电源与输出负载之间依然会产生漏电流。甚至小量的漏电流都会对电池供电设备待机寿命起到负面影响。
  
全面解决方案

电源管理供应商已经开始着手这个问题,现在市场上几乎没有升压转换器能为有机发光二极管所提出的挑战提供全面的解决方案。所以,设计者应该在升压变换器寻找什么来驱动有机发光二极管呢?

首先需要解决的就是快速瞬变电流响应。一些新进入市场的升压转变器采用高达2MHz的转换频率以快速地响应负载瞬变电流。例如,研诺科技AAT1230升压转换器,结合2MHz的滞后控制机制转换频率,提供超快的瞬时回应并保证广泛的输入范围的稳定性,无需任何附加的补偿组件。

图2 阐明了与典型的感应升压变换器相比,AAT1230的回应速度。另外,装置的高转换频率使我们可以使用极小的2.2μH感应器和2.2μF电容器。

传统上讲,在显示器不工作时,便携式系统设计者通过增加一个外部MOSFET和控制器分离电源的输出负荷来解决漏电流问题。这种方法能够有效地减少漏电流的损失,但是需要额外的外部器件,这些器件使设计变得复杂也使费用上升。最近,电源管理厂商已经开始通过将一系列的分立开关加入到升压转换器。这种新的方法可以有效地隔离切断电源时的负载。它可以使漏电流减少至低于1μA,同时也会减少解决方案的尺寸和费用。
  
控制机制

控制机制也在迅速转变。今天市场上一些升压转换器使设计者可以使用一个逻辑针脚即可有效地控制有机发光管变暗一到两个等级。未来的有机发光二极管应用将要求更为精巧的控制机制以指定大范围不同级别的亮度。为满足这些需求,设计者应寻找一种转换器使他们能够通过一系列的总线接口有效地定制不同水平的输出电压。在所有输入输出电压和负载条件下提供快速、稳定的电压瞬变对于系统设计者来说充满挑战。

最后,在每一个便携式设计上,电路板的尺寸空间将会产生额外的费用。减少产品的占用空间是削减费用和保证市场成功的关键。设计者应寻找尽可能小的升压变换器。外部感应器和电容器的大小也应通过高频率的转换DC/DC 升压变换器使其尽量变小。