LED屏幕驅動技術探討交流響應

1、LED屏幕驅動技術探討:交流響應    LED驅動IC的交流響應特性經常被忽略，但卻是相當重要的一個特性。交流響應影響LED屏幕(LED顯示屏)的影像質量，如灰階、線性度、EMI、信賴性。雖然這些特性彼此間有取舍關系，但是好的驅動IC應該能夠在這些特性中取得較佳的平衡。本文將探討交流響應的重要性及LED驅動IC與電路板設計技術，以協(xié)助工程師設計出影像質量良好的顯示屏。最短OE脈波寬度及線性度每個顏色超過1024個灰階已經成為LED全彩顯示屏的基本規(guī)格，為了表現(xiàn)更豐富的   LED驅動IC的交流響應特性經常被忽略，但卻是相當重

2、要的一個特性。交流響應影響LED屏幕(LED顯示屏)的影像質量，如灰階、線性度、EMI、信賴性。雖然這些特性彼此間有取舍關系，但是好的驅動IC應該能夠在這些特性中取得較佳的平衡。本文將探討交流響應的重要性及LED驅動IC與電路板設計技術，以協(xié)助工程師設計出影像質量良好的顯示屏。     最短OE脈波寬度及線性度     每個顏色超過1024個灰階已經成為LED全彩顯示屏的基本規(guī)格，為了表現(xiàn)更豐富的色彩，制造商們需要能夠表現(xiàn)更多灰階的驅動IC。而OE的最短脈波寬度及反應時間 (tr/ tf) 決定了灰階數(shù)的多寡。但是

3、許多驅動IC往往為了縮短OE脈波寬度而犧牲了線性度，所謂線性度就是輸入數(shù)據(jù)與輸出亮度間的關系。例如圖一中，的輸出電壓波形比OE脈波寬度還要來得短，其線性度關系如圖二所示。很明顯地可以看到，LED亮度與OE脈波寬度的設定不成正比，特別是在OE脈波寬度低于0.1us時，此時的線性度不佳。 Fig. 1 OE脈波寬度與輸出電壓波形之間的關系  Fig. 2 LED亮度與OE脈波寬度的關系     目前市面上對于最短OE脈波寬度有許多不同的定義。有IC制造商將輸出端可以反應的時間定義為最短OE脈波寬度，但僅僅這樣的定義會忽略掉對于線

4、性度的影響。因此還是需要加以實際量測線性度才能確保IC可以表現(xiàn)足夠的灰階數(shù)。     抑制輸出突波     當LED驅動IC管腳關閉瞬間產生的電壓突波，經常導致IC損壞，這也影響了顯示屏的信賴性。此一電壓突波是來自于VLED 和 OUTn之間的寄生電感所產生的，在圖三及圖四中說明了此突波的實驗方式與結果。在此實驗中，我們刻意加入一個電感L1以仿真實際電路中的寄生電感，并勾取圖三中CH1CH3三個節(jié)點上的電壓波形以示波器觀察，其波形如圖四所示。從圖示中可以看到在輸出管腳(CH3)上的電壓達到26.6V之高，遠高于驅動

5、IC的耐壓(17V)。 Fig. 3 The circuit of overshoot experiment  Fig. 4 The waveforms of different nodes onPCB     突波的電壓值可以透過以下公式加以計算：V = L x di / dtV 是寄生電感所產生的突波電壓，L是寄生電感感值，di / dt 是切換瞬間的電流變化率。     有三種方式可以消除或抑制電壓突波，第一種方法是減少寄生電感，同時因為VLED在線的突波也會累積到VOUT上面，

6、電源線與每個輸出管腳的線路必須盡可能地縮短。前述提到的均勻配置的分布式電容也可以減少VLED及VOUT的突波。     第二種方法是降低輸出管腳開關切換速度。由前述公式可知，切換速度(tr / tf)太快的驅動IC會導致突波過高，因此選擇切換速度適中且夠用的驅動IC即可。    第三種方法是將輸出突波加以分散，可以選擇輸出管腳間具有交錯時間遲滯功能的驅動IC，避免所有的輸出管腳同時切換，這種方法可以減少不同管腳間的突波透過電源線互相迭加而升高的問題。    結論    妥善選擇