中心議題：

• OLED顯示器的供電方案

解決方案：

• 升壓轉換器的選型
• 雙輸出電壓的選擇
• 故障檢測
• 時鍾同步設計
• 軟啟動控製和輸入電壓斷開

因為目前許多OLED顯示器被用於便攜應用，因此功耗特別重要。本文介紹OLED顯示器的節能供電方案，主要內容包括：升壓轉換器的選型
、雙輸出電壓的選擇、故障檢測
、時鍾同步設計、軟啟動控製和輸入電壓斷開、滿足功能要求的OLED器件等。

有機發光二極管顯示器（OLED）是一種即將給顯示器產業帶來革命性變化的新興技術。OLED采用的有機材料在有電流流過時會發光，OLED與目前的LCD技術相比具有許多優點。其中一個優點是容易製造，最終可形成更低成本的顯示器。性能的優勢包括更快的響應時間、更寬的視角、更低的功耗和更亮／更高對比度的圖像。最核心的優點是OLED采用一種自發光技術
，因此不需要背光。這不僅能節省功耗，而且可以實現隻有1mm厚度的顯示器。

與LCD顯示器相似，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，每個二極管構成一個獨立的OLED像素。可以使用外部驅動電路一次點亮一行柵格。相反，有源矩陣顯示器內含晶體管
，像素可以被連續點亮。然而OLED與LCD不同的是，OLED采用電流驅動矩陣模式

，這會增加有源矩陣設計的複雜性，因此目前大批量的OLED仍采用無源矩陣產品（PMOLED）。這些PMOLED可用於各種設備
，包括蜂窩電話
、汽車立體聲音響、MP3播放器和其它消費類產品。

OLED顯示器的供電

因為目前許多OLED顯xian示shi器qi被bei用yong於yu便bian攜xie應ying用yong
，因yin此ci功gong耗hao特te別bie重zhong要yao。任ren何he電dian源yuan芯xin片pian都dou必bi須xu工gong作zuo在zai最zui高gao效xiao率lv，以yi盡jin可ke能neng節jie省sheng功gong率lv
，延yan長chang電dian池chi壽shou命ming，特te別bie是shi在zai顯xian示shi器qi不bu工gong作zuo的de時shi候hou。

OLED顯xian示shi器qi的de電dian源yuan要yao求qiu與yu許xu多duo因yin素su有you關guan。由you於yu顯xian示shi器qi是shi電dian流liu驅qu動dong的de
，因yin此ci峰feng值zhi電dian流liu要yao求qiu取qu決jue於yu同tong一yi時shi間jian被bei點dian亮liang的de像xiang素su總zong數shu量liang以yi及ji驅qu動dong它ta們men的de最zui大da電dian流liu值zhi。顯xian示shi驅qu動dong電dian路lu也ye會hui消xiao耗hao部bu分fen電dian流liu。電dian壓ya要yao求qiu取qu決jue於yu二er極ji管guan的de前qian向xiang壓ya降jiang
、顯示器內部互連（往往呈現阻性）的壓降以及顯示器驅動器所需的所有壓降（見圖1）。

圖1：OLED顯示器驅動

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是列驅動器所需的開銷；VRD是行驅動器所需的開銷
；在典型應用中，VIN大約為20V。

峰值電流等於：

其中：I二極管是流經二極管的電流；Ｘ像素是一次點亮的像素數量
；ICD是供給列驅動器的電流；IRD是供給行驅動器的電流。
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便攜顯示器的節能

對於帶LCD顯示器的便攜式設備來說，如果一段時間不工作，常見的做法是關掉背光燈，幾秒鍾後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後通常屏幕就會暗下來，再過一段時間斷電。從公式1keyikanchu
，ruguojianshaoxianshiqidedianliu，suoxudezuidadianyayehuijiangdi。zaigongdiandianyahengdingdedianxingyingyongzhong，zheyiewaidianyajiangjiangzailiequdongqishang
，congerzaochengewaidegonghaohenengyuanlangfei。tongguojianshaogongdiandianya，zheyinengliangjiubuhuizaixiaohaozailiequdongqishang，xitongxiaolvyejiudedaoletigao。

OLED電源芯片

目前市場上已經有專門給便攜式設備中的PMOLED顯xian示shi器qi供gong電dian的de新xin型xing器qi件jian。適shi合he這zhe類lei應ying用yong的de理li想xiang電dian源yuan器qi件jian應ying該gai具ju有you一yi個ge非fei常chang高gao效xiao的de升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi，能neng夠gou在zai便bian攜xie應ying用yong中zhong的de電dian池chi電dian壓ya下xia工gong作zuo，或huo者zhe在zai器qi件jian中zhong的de預yu整zheng流liu供gong電dian下xia工gong作zuo。輸shu出chu負fu載zai斷duan開kai和he低di待dai機ji電dian流liu等deng功gong能neng對dui降jiang低di顯xian示shi器qi不bu被bei照zhao明ming時shi電dian池chi的de漏lou電dian有you很hen重zhong要yao的de作zuo用yong。理li想xiang的de器qi件jian還hai要yao求qiu外wai部bu元yuan件jian少shao和he封feng裝zhuang尺chi寸cun小xiao，以yi盡jin可ke能neng減jian小xiao目mu前qian緊jin湊cou型xing手shou持chi設she備bei的de外wai形xing尺chi寸cun。

升壓轉換器

使用的升壓轉換器應該能在2.4V到5.5V電壓範圍內工作。這一範圍覆蓋了鋰離子電池的全部輸入範圍
，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範圍是12~25V。最優化的電源芯片設計還將集成升壓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％。

weileshishengyadianlugongzuozaizuijiazhuangtaixia，xuanzezhengquedeyuanjianfeichangzhongyao。xuyaokaolvdezhuyaoyuanjianshidianganheshuchudianrong，yinweitamenjiangyingxiangdaoshengyakongzhihuanludewendingxing。yixieshengyazhuanhuanqicaiyongdewaibubuchangdianlutongyangxuyaohelixuanzebuchangyuanjian。lingwaiyizhongfangfashicaiyongneibubuchangwangluo。zhezhongshejiyaoqiudianganhedianrongzhizaiyidingfanweinei，shejishoucezhongtongchanghuitigongbiaogebangzhuxuanzeqijian。dianganzhijiangyingxiangdaodianganchicun。weileshixianjiaoxiaodeqijianchicun，tuijianshiyongnengyu3.3UH的(de)小(xiao)電(dian)感(gan)工(gong)作(zuo)的(de)器(qi)件(jian)。然(ran)而(er)
，低(di)的(de)電(dian)感(gan)值(zhi)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)器(qi)件(jian)工(gong)作(zuo)在(zai)不(bu)連(lian)續(xu)的(de)模(mo)式(shi)，從(cong)而(er)增(zeng)加(jia)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)。因(yin)此(ci)最(zui)好(hao)選(xuan)擇(ze)能(neng)保(bao)持(chi)連(lian)續(xu)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)的(de)電(dian)感(gan)值(zhi)。選(xuan)擇(ze)的(de)電(dian)感(gan)還(hai)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)的(de)峰(feng)值(zhi)和(he)平(ping)均(jun)電(dian)流(liu)。這(zhe)些(xie)值(zhi)由(you)以(yi)下(xia)公(gong)式(shi)得(de)到(dao)：


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是開關頻率。

輸出電容的選擇原則是確保升壓環路的穩定工作。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量／成本之間做出折衷。輸入端電容用於將輸入電流和經過電阻的開關電流隔離。在本應用中
，推薦使用10~15UF範圍的電容。

雙輸出電壓選擇

如上所述，當OLED工作在暗的模式時可以通過降低輸出電壓顯著地節省功耗。因此為OLED電dian源yuan選xuan擇ze的de最zui佳jia電dian源yuan芯xin片pian應ying包bao含han能neng夠gou提ti供gong這zhe一yi功gong能neng的de電dian路lu。采cai用yong兩liang條tiao獨du立li的de反fan饋kui路lu徑jing就jiu可ke實shi現xian這zhe一yi功gong能neng，而er且qie這zhe兩liang條tiao反fan饋kui路lu徑jing可ke以yi通tong過guo簡jian單dan的de邏luo輯ji輸shu入ru進jin行xing選xuan擇ze。因yin此ci通tong過guo這zhe種zhong方fang法fa就jiu可ke簡jian單dan地di實shi現xianPMOLED中使用的亮→暗→關節電技術。

輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)由(you)連(lian)接(jie)在(zai)輸(shu)出(chu)引(yin)腳(jiao)和(he)反(fan)饋(kui)參(can)考(kao)引(yin)腳(jiao)間(jian)的(de)分(fen)壓(ya)器(qi)進(jin)行(xing)設(she)置(zhi)。反(fan)饋(kui)電(dian)壓(ya)與(yu)內(nei)部(bu)設(she)置(zhi)的(de)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)比(bi)較(jiao)後(hou)用(yong)於(yu)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)精(jing)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)反(fan)饋(kui)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)的(de)精(jing)度(du)和(he)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)阻(zu)值(zhi)。

典型的反饋電壓是1.15V±2％。當選擇引腳（SEL）設置為低時，FB0反饋引腳就與參考電壓進行比較，FB1引腳接地，用以提供反饋參考地。當SEL為高時，FB1用作參考電壓
，FB0接地。輸出電壓可用公式5和公式6計算：

當SEL＝0時，

當SEL＝1時
，


故障檢測

為保護IC和外部元件，集成眾多保護電路也非常重要。這些功能應包括：

1. 欠壓閉鎖

，確保器件隻在輸入電壓大於最小要求電壓時才工作；
2. 過流保護，監視開關電流，將電流限製在器件允許的最大電流值以下；
3. 過壓閉鎖，當輸出電壓超過器件允許的最大值時，器件停止工作；
4. 過溫保護，當裸片溫度超過預設最大值時關閉器件。
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時鍾同步

zaibianxieshishebeizhong，shizhongzaoshenghechuanraojiangchengweizhuyaokaolvdeyinsu。jiangkaiguanshebeiyuwaibushizhongtongbucongerjiangsuoyoushizhongsuodingyudanyipinlv，youzhuyuchanpinshejishijianshaozhexiewenti。duiyushizhongmeiyouwentideshebeilaishuo
，dianyuanyeyingnengzijitongbu。zai1MHz範圍內的高頻率時鍾可提供最佳的效率
，也有助於減小器件尺寸。一個高效的IC應能夠自同步於1MHz時鍾
，也能通過將該時鍾連接到同步輸入引腳
，方便地與600KHz和1.4MHz之間的外部時鍾同步。

軟啟動控製和輸入電壓斷開

dangdianyuanxinpiangangkaishigongzuoshi，dianliuxuyaoduixitongzhongdedianrongchongdian
，congerchanshengmingxiandeshurudianliuxuqiu。ruguozhegedianliutaigao，dianchidianyajiuhuijiangdi，congerdaozhixitongzhongdeqijianjinrufuweizhuangtai
，huochanshengcuowudecaozuo。weilekefuzheyiquedian，zaiqidongshiyingcaiyongruanqidongjizhilaixianzhidianliu。cishiIC的電流是緩慢增長的，直到達到滿電流負荷。這種機製在如今許多升壓轉換器中很常見。

為了進一步改進電池壽命，升壓電路的輸入端集成的分斷開關非常有用。當器件不工作時，這個開關將打開從而斷開與OLED顯示器、驅動器和反饋網絡的連接，因而不會有漏電流。在這種斷電模式下
，內部IC的功耗會降至最小。

當dang器qi件jian工gong作zuo時shi
，負fu載zai連lian接jie到dao輸shu入ru端duan，從cong輸shu入ru到dao輸shu出chu建jian立li了le一yi條tiao直zhi流liu通tong路lu
，在zai輸shu入ru電dian容rong充chong電dian時shi將jiang形xing成cheng很hen大da的de電dian流liu尖jian峰feng。分fen斷duan開kai關guan也ye應ying提ti供gong軟ruan啟qi動dong模mo式shi，在zai輸shu出chu電dian容rong充chong電dian時shi限xian製zhi電dian流liu，從cong而er進jin一yi步bu加jia強qiang在zai其qi它ta直zhi流liu／直流轉換器中常見的軟啟動機製。

滿足功能要求的OLED器件

OLED顯示器隻是提出特殊的電源芯片和新增功能要求的眾多新技術之一。正在開發的許多新型IC可滿足這些挑戰。IntELSIL公司的ISL97702隻是這些類型產品中的一個例子
，它具有軟啟動控製、輸入電壓斷開和其它適合該應用的功能。ISL97702中使用的複雜控製機製代表了目前先進電源芯片的優秀例子
，它完全可以滿足緊湊型手持設備對OLED供電的要求。這種器件的典型電路如圖2所示。

圖2：典型的ISL97702電路

圖3是ISL97702的軟啟動操作過程。

圖3：ISL97702的軟啟動

在A部分
，通過限製流過分斷開關的電流來減少負載電容充電時的浪湧電流；在B部分，升壓轉換器的開始電流限製在25％；在C部分，電流限製設在50％

；在Ｄ部分電流限製為75％

；在E部分，電流限製為100％。