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驱动小型 AMOLED 显示器

作者:JMatthew Borne,德州仪器 (TI) 市场营销经理

为了满足消费者对更轻、更薄、更高性能便携式媒体播放器以及更低价、更长电池使用时间的智能电话的需求,便携式消费类电子产品厂商们不断创新并实现了其产品的差异化。作为这些消费者中的一员,看到使用有机发光二极管 (OLED) 的显示技术取得进步,我倍受鼓舞。和消费类电子细分市场相类似,在车载市场中对 LED 照明的需求也是前灯照明的一个重要考虑因素。在车载内部照明和车载外部尾灯中已经大量使用了 LED,从而实现了更薄的模块和长时间的可靠性。

OLED 屏幕分为两种:无源矩阵 OLED (PMOLED) 和有源矩阵 OLED (AMOLED)。PMOLED 显示器价格较低,也更容易生产。但是,分辨率和刷新率均较为有限。当今大多数的 OLED 显示器均为无源矩阵显示器,但是有源矩阵显示器也正以一种非常快的速度增长。诸如高色彩饱和度、较薄的体积、高对比度、较短的响应时间和低功耗等特点正推动两者的此消彼长。

PMOLED 只要求有一个正电压来提供行列驱动、VOH_r 和 VOH_c。许多升压转换器都能够提供 PMOLED 显示器升压,但是 AMOLED 显示器拥有一个控制 OLED 的快速切换的 TFT 矩阵。因此,在 AMOLED 显示器中,需要正电压和负电压来驱动 OLED。

AMOLED 要求更少的电流和更低的电压。实际上,只需要大约低于一个数量级的电力来驱动同等尺寸的 PMOLED 显示器(试想一下每列数微瓦与每列数毫瓦的对比)。之前,一个设计人员曾搜索过 IC 厂商的网站,想找到一款能够驱动其 OLED 显示器的器件,但是仅找到了几款适用的器件。这些器件最初被列为了“适用于驱动 OLED”的序列。为了驱动 AMOLED,需要合适的 IC,以使功率级正确,并使提供负、正电压的外部电路最小化。

不断发展的 AMOLED 显示器需要新一代的电源 IC。通过控制使用两个电感的两个单独的电源环路,一些 IC 满足了对于正、负电压的需求。一个单独电感的多输出转换器可以用于实现更小的解决方案尺寸、更少的组件数量以及更低的设计成本。利用正、负电压之间相对紧密匹配的负载电流,电感的两端都可以被用于提供两个稳压轨。

单电感多输出转换器(如 TI TPS65136 中所使用的转换器)有助于 AMOLED 显示器实现高画质。仅通过一个 2.2uH 电感,其在一个降压-升压拓扑结构中运行就可生成一个正输出电压和负输出电压。这种技术还实现了优异的线压和负载调节,从而避免了移动电话在信号发射期间出现的显示干扰。

为了在整个负载电流范围中均保持高效,转换器在负载电流降低时调低开关频率。当该频率降至过低时,转换器会引起由于陶瓷输出电容器振动带来的可闻噪声。通过使用一个压控振荡器 (VCO) 将开关频率保持在可闻噪声范围以上,TPS65136 就避免了这情况的发生。在使用具有小型 AMOLED 显示器的设备时(例如:移动电话和便携式媒体播放器等),这样做就显得特别重要。

今天,AMOLED 面板和系统集成商们正转向第二代和第三代产品的开发。移动电话和便携式媒体播放器将推动批量生产,以实现规模经济,同时也使其他设备从中受益。由于这些进步的取得,电源 IC 的发展与淘汰在显示器运行和创新中扮演了一个重要的角色。