2022年OLED显示模组与C8051F最新单片机的介面设计.docx

封面作者： PanHongliang仅供个人学习OLED 顯示模組與 C8051F 單片機的介面設計全彩 OLED 顯示幕 LPSF096064A00-T3 的應用OLED 顯示技術的電源供應需求和解決方案OLED 顯示器及其饋電技術OLED 顯示模組與 C8051F 單片機的介面設計 2006-7-25有機發光顯示 OLED （Organic Light Emitting Display ）是比液晶顯示技術更為先進的新一代平板顯示技術，是被業界公認為最具發展前景的下一代顯示技術；它與液晶顯示技術相比 ,具有超輕薄、高亮度、廣視角、自發光、回應速度快、適應溫度範圍寬、抗震強、功耗低、可實現柔軟顯示等優越性能,可廣泛應用於通信、電腦、消費電子、工業應用、商業、交通等領域；下面以 VGS12864E顯示模組為例，介紹 C8051F020單片機與它的介面設計及軟體編程方法；1 VGS12864E顯示模組VGS12864E是 128×64 行點陣的 OLED 單色、字元、圖形顯示模組；模組內藏 64×64 的顯示資料 RAM ，其中的每位元資料都對應於 OLED 屏上一個點的亮、暗狀態；其介面電路和操作指令簡單，具有8 位元並行資料介面，讀寫時序適配 6800 系列時序，可直接與 8 位元微處理器相連；與 Intel 8080 時序的 MCU 連接時需要進行時序轉換；2 顯示模組結構2.1 模組框圖VGS12864E顯示模組顯示幕為 128 列、64 行，使用 1 片有 64 行輸出的行驅動器和 2 片列驅動掌握器，其中每片列驅動器有64 路輸出；行驅動器與 MCU 沒有關係，只要供应電源就能產生驅動信號和同步信號，模組的外部信號僅與列驅動器有關；列驅動器內置 64×64 位元顯示記憶體， RAM 被分為 8 頁，每頁 8行；顯示幕上各圖元點顯示狀態與顯示記憶體各位資料一一對應，顯示記憶體的資料直接作為圖形顯示的驅動信號，為“1”顯示，為“ 0”不顯示；圖 1 為模組的邏輯電路介面框圖；2.2 模組引腳功能及指令系統模組引腳功能如表 1 所列；模組的指令系統與液晶顯示驅動掌握器HD61202 相容，共有 7 條指令；這裏不作詳細描述，僅列出表2 指令列表；其中，前兩條為顯示狀態設置類指令，其餘的為讀寫操作類指令；3 顯示模組與 Cygnal 單片機硬體介面設計VGS12864E的介面連接方式有兩種 :一種是直接訪問方式，另一種是間接訪問方式；不論哪種方式，要訪問模組都必須先讀取狀態寄存器內容，判斷“忙”標誌，不忙時才可以訪問；直接訪問方式是將模組介面作為記憶體或I/O 設備直接掛在 MCU 匯流排上， MCU 以訪問記憶體或 I/O 設備方式對模組進行操作；間接訪問方式是 MCU 通過軟體類比掌握時序對模組進行操作；這裏介紹的是Cygnal C8051F020單片機與 VGS12864E 的間接訪問介面設計；C8051F020是美國 Cygnal 公司推出的一種混合信號 SoC型 8 位元單片機，是集成度很高的混合信號系統級的晶片；它具有100 腳的 TQFP 封裝，功耗低，供電電壓為 2.73.3 V，全部 I/O、RST、JTAG 引腳均耐 5 V 電壓；有高速、流水線結構的 8051 相容的 CIP51 內核（可達 25 MIPS）；該 MCU 具有 P0P7共 64 個通用 I/O 埠，每個埠引腳都可以被配置為推挽輸出或漏級開路輸出；對於VGS12864E，由於其工作電壓是 5 V，而 C8051F020的工作電壓是 3.3 V，所以要 C8051F020的輸出能更好地驅動 5 V 輸入的 OLED，需要對系統進行額外配置；除了將對應埠的輸出方式設置為“漏極開路”外，還應在電路上將每個埠通過一個上拉電阻接到5 V 電源，這樣可以保證 C8051F020的邏輯“ 1”輸出能夠被提升到 5 V；介面電路如圖 2 所示；全彩 OLED 顯示幕 LPSF096064A00-T3 的應用 2006-3-8Lite Array 是首間在中國擁有 Kodak Passive OLED Display Technology許可證的公司；其研發的 OLED 是一種嶄新的平面顯示器技術，全名是有機發光二極體；它主要有兩類：低份子 OLED 和高份子 PLED，因為材料的不同，整個工藝也有分別；低份子的技術專利擁有者是KodakTM ，而高份子是 CDTTM ；現在的技術以低份子比較成熟，壽命比較長和顏色飽和度高，而且已經大批量生產； Lite Array 最近更推出了全彩的 OLED 顯示幕，型號 LPSF096064A00- T3，主要的應用在手機副屏、 MP3 等；本文以 MP3 的應用例子來介紹它；LPSF096064A00-T3 是一個 65K 色的全彩 OLED 顯示幕；它最大的好處是自行發光，不需背光、高速反應、高對比度、廣闊視角、耗電量低對比有背光的LCD_ 更薄_更輕等 _對比於 CSTN/TFT_OLED 可說有 _對的優勢；特別用在小型的顯示器上 對角線 1"，它的清晰度特别好，點與點之間能明顯的辨论出來， 不像 LCD 當點距越小會越模糊，這主要歸功於OLED 主動發光的特性；顯示幕主要參數Resolution96RGBx64 Display modePassive Display color65KDuty1/64Dot pitch0.222mmW*0.222mmHPanel size28.70mmW*20.40mmH*1.7mmT Viewing Area23.312mmW*14.848mmHMCU 介面LPSF096064A00-T3 可支援 3 種 MCU 介面，包括 8 位元 6800/8080 系列並口和SPI串口； 8 位 6800/8080 並口供应高速的寫入和讀回內部記憶體，而SPI 串口的接線較少 _只需要四根掌握線；當中包括 CS#，D/C ，SCKL 和 SDIN，用在MP3 攜帶型的小型產品上， SPI 串口會便利電路板的走線，它的最大工作頻率 是 4MHz ，在實際應用中可支援動畫的顯示；许多的單片機會內置SPI 硬體介面，假如不需要顯示動畫，也可以用軟體方式實現見 SPI 程式實例 ，不過會佔用 MCU 較多資源；SPI程式實例sbit sck=P00；sbit mosi=P01；void wrSPIBYTE d BYTE mask=0x80, i ；fori=0 ； i<8； i+ if d & mask mosi = 1；elsemosi =0 ；mask=mask >> 1；sck=1；sck=0； 應用電路LPSF096064A00-T3 設有內置 DC/DC 電壓變換器，可以省掉外置 DC/DC 電壓變換器，因而減低產品成本；為供应較彈性的應用，LPSF096064A00-T3 亦可接受外置 DC/DC 電壓變換器；一般外置DC/DC 電壓變換器的效律較高，可達80%以上；颜色調試颜色的微調對於全彩的顯示成效是很重要的，特別是顯示一些人物照；全彩主 要的參數有色溫、伽馬校正等；LPSF096064A00-T3 擁有獨立指令來調整三源色的電流，借此調整藍、紅的亮度比例，從而改變色溫；人的眼睛對光的亮度不是線性反應，當亮度太高時就需要更大的對比才能分別光暗，伽馬校正就是改變發光亮度，讓眼睛有線性的反應；伽馬校正是透過查表法來改變每個掌握值的實際亮度，驅動器內部有64 個掌握值可任意設定 128 灰階其中的一個，在顯示時會先取出對應的灰階，因此64 個掌握值可以改變它的相對亮度；假如沒足夠的設備測量，可以先把64 種不同的灰度顯示出來，然後改動校正表直到獲得平滑的漸變；省電模式MP3 一般可以播放長 _十小時，而電源一般會選 7 號電池，以便放置在細小的盒子裏，但是供应的電能只有 800mAh，就是說工作電流不能大於 80mA，或者功耗小於 120mW，在省電模式下 OLED 的功耗能小於 30mW，只占了 25%；OLED 最特別的一點是只有發光的地方才會用到電能，而且亮度與電流是正比的；所以省電模式可從顯示內容和亮度著手；當使用者不作出操作動作時，可以用指令減少電流，建議把亮度調低一半，再過一會把OLED 顯示幕關掉，此時電流只有 5uA；顯示的內容以簡單的線條為主，最好不要以反白的方式顯示；有時_為了美觀可能需要一些取捨；在使用者停下操作時，可把不必要的圖像清除；如需要進一步減少功耗可以把驅動電壓和占空比變成可調，他們跟亮度的關係如下式：；電流減少而占空比相對增加，那么亮度就可以保持，或者可以把電流降得更 低；當電流減少時，相對工作電壓也可一起降低，那么功耗會再少一些；這個省電模式很適合 MP3 的應用，因為歌名的滾動顯示占了大部份時間，而且顯示歌名不需要用到整個螢幕；螢幕的保護OLED 是一種主動發光元件，會有壽命的限制，隨著工作的時間越長，它的亮度會減少，一般的半衰減期大約一萬小時；假如長時間在某區點亮，而其他地方是暗；只要全屏亮，就會發現明顯的殘影，从前長時間發亮的地方會暗一些；這個現像在電腦的 CRT 上也有，解決的方法是加入螢幕保護動畫；例如當顯示的內容停留了一些時間，就啟動螢幕保護動畫；那些動畫可以是螢幕滾動、動畫等；LPSF096064A00-T3 擁有垂直滾動指令，這指令會改變螢幕上的第一行對應記憶體任何一行，例如改變對應的行數從0 至 63，就可達成垂直向上滾動；把行數返過來，就是垂直向下滾動；水平滾動可能會複雜一些，需要在寫入資料時 做一些改動；假如需要向左移動一格，要先把下一格的資料寫入；只要不斷移 動格數，就可以做到水平滾動；一些簡單的動畫可以用內置的圖像指令動態地產生，供应的指令有：線條繪 畫、方體繪畫、區域拷貝、區域亮度減少和區域刪除；這些指令主要減少處理器的負荷，從而實現一些特別成效；例如可以用線條繪畫指令產生轉動的方 體；OLED 顯示幕能供突破性的顯示成效，快速反應、主動發光、省電、高清析度和極闊視角，這些特點是 CSTN 不能供应的，而且介面電路也是一樣，要從LCD 改用 OLED 所要更换的地方不多；現今 MP3 已經特别成熟，如何能突出自己的產品；改用一個顯示成效更好的屏，更能吸引消費者的目光；OLED 顯示技術的電源供應需求和解決方案2005-12-26功能先進的顯示器漸成為現今消費電子產品的重要特色，這些新型顯示器所發揮的作用，通常會強化使用者對於整體產品的印象，而這樣的印象最終會決定該產品在市場上會多胜利；使用者在面對移動電話和PDA 時，對新型顯示器的印象尤為重要，因為高解读度彩色螢幕已成為這些產品的必備功能；多種新型 顯示技術正擴大其市場佔有率，包括新出現的OLED 顯示器在內，它們擁有超高的對比值、快速的回應時間和寬廣的視角；就像其他新技術一樣，廠商正利 用不同的 LED 材料 聚合物或小分子 、主動或被動矩陣掌握、電流和電壓驅動技術，以及不同的偏壓供應電路來評估和製造不同的解決方案；本文將討論各種 OLED 技術和適當的偏壓電源供應電路，而關於OLED 技術和驅動方法的選擇，也會影響電源供應電路的需求；工程師所面臨的挑戰為如何選擇最適當的電源供應電路，以便支援電池供電型可攜式裝置，以及特定OLED 顯示器的需求；OLED 技術的優缺點廣視角及良好的颜色飽和度是 OLED 顯示器的主要優點，它在這方面遠勝過液晶顯示器等其他技術；除此之外， OLED 顯示器也是一種自發光技術，因此不但不需要背光照明，還能供应比液晶顯示器更快的回應時間以支援多媒體應用；目前市場上的 OLED 材料有兩種，分別是小分子和發光聚合物；相較於標準 LED ，這兩種技術的電路參數都很類似，它們的發光強度是由LED 順向偏壓電流決定，液晶顯示器的圖元亮度則是由加在液晶圖元的電壓決定；OLED 顯示器的另一項優點是它能使用現有的基板技術，這和薄膜電晶體TFT 液晶顯示器的基板技術完全相同，主動矩陣OLED 顯示器可以使用非晶矽 a-Si 或低溫多晶矽 LTPS 的 TFT 基板；現有 OLED 技術的主要挑戰之一是它的壽命時間，這項限制源自於RGB 颜色的衰減速度並不相同，特別是當大部份顯示內容為白色時，它需要這三種原色 同時發出相同的亮度；受到這些颜色限制的影響，單色顯示器就成為市場上最 早出現的顯示器，全彩顯示器只用於在產品壽命期限的多數時間內會將顯示器 關掉的應用；第一種全彩顯示器用於數字相機，但對於使用電池的可攜式產品 來說，全彩顯示器仍有其問題； OLED 顯示器在功耗上必須與液晶顯示器競爭，對於不需要為液晶顯示器供应背光照明的應用，它的功耗遠低於OLED 顯示器；假如啟動液晶顯示器的背光照明，則會根據顯示內容來決定OLED 是否需要較多的功耗；假如顯示內容大部份是白色，OLED 的功耗仍會超過液晶顯示器，但隨著“白色”畫面內容逐漸減少，功耗差別將不再是問題；在戶外使用 OLED 顯示器是 OLED 技術的另一項挑戰；由於這種螢幕受到光子撞擊時會開始發光，所以在戶外使用 OLED 顯示器時，畫面對比會降低，可讀性也跟著變差；OLED 技術層面的缺點使它們目前較適合可攜式裝置的小型螢幕，但隨著這項技術逐漸成熟，也能應用於大型顯示器；短期而言，筆記本電腦或桌上顯示器對於 OLED 是過於困難的挑戰，因為在顯示大量“白色”圖片內容時，RGB 色彩會出現不同的老化速度；但在電視機面板應用上，OLED 的未來技術卻極有展望，因為這類應用不需要顯示大量的“白色”圖片內容；被動矩陣顯示器需要一組電源升壓轉換器1 至 2 英寸的被動矩陣 OLED 螢幕是目前的市場主流，主要用於移動電話，大多數作為貝殼型手機的外螢幕；對於仍在初期階段的OLED 技術來說，這些單色或雙色被動矩陣顯示器是最抱负的應用物件；圖1 是這類顯示器的簡單示意圖，它的定址方式特别類似標準的被動矩陣液晶顯示器；主要區別在於OLED 是一種電流驅動型裝置，因此 OLED 顯示器的驅動電路就和液晶顯示器有所不同；圖 1：被動矩陣 OLED 顯示器的簡單示意圖被動矩陣 OLED 顯示器需要一組正電壓作為它的電源或偏壓，這組正電壓和液晶顯示器所使用的電壓特别類似，它必須供应低功耗和高效率，解決方案的體積也要很小；隨著顯示器尺寸和解读度不同，OLED 驅動元件需要 15 V 到 20 V之間的電壓，因此電感式升壓轉換器是最抱负的解決方案；圖 2 是使用 TPS61045的解決方案；圖 2：升壓轉換器將 OLED 顯示器的輸入與輸出隔離輸入端與輸出端的電氣隔離是 OLED 偏壓電源供應的另一項重要要求，這在選擇電源供應時特别重要；標準升壓轉換器所用的蕭特基二極體，會供应一條從 輸入到輸出的直接路徑，使輸出電壓大約等於輸入電壓；但如應用系統需要開 機或關機的電源順序功能，或是將關機模式的洩漏電流減至最小，這個路徑就會成為問題來源；圖 2 所示元件利用內建 MOSFET 開關切斷輸入和輸出之間的聯機；主動矩陣顯示器需要正負偏壓電源供應如應用需要較高解读度、較大顯示面積、更高對比和快速反應時間，它們可以使用圖 3 所示的主動矩陣 OLED 顯示器；圖 3：主動矩陣顯示器的簡單示意圖OLED 圖元的導通和定址是由主動開關掌握，這個開關則由薄膜電晶體擔任， 它的製造技術和 TFT 液晶顯示器完全相同：電流源已經簡化到只需要一個MOSFET 與 OLED 串聯；有些設計會使用電壓驅動架構，有些則採用電流驅動架構，全部設計都需要二至四顆，甚至更多的整合式薄膜電晶體；為了克服不 同顏色 OLED 圖元的不同老化速度問題，某些解決方案會在電路中整合一顆光電晶體，由它來設定較大的 OLED 電流，防止圖元亮度隨著時間減弱；低溫多晶矽 LTPS 基板的元件結構較小，因此如工程師想在基板上做出更多的主動組件，這將是一項優點；目前這種基板所用的技術有兩種，分別是低溫多晶矽和 非晶矽；除了供应正負電壓做為視頻信號驅動器的電源之外，主動 OLED 顯示器的偏壓電源供應電路還必須供应偏壓，讓列選擇 row select 薄膜電晶體能夠導通和截止；由於偏壓的電壓值很高，所以電感性升壓轉換器是最合適的解決方案；為了將解決方案的體積減至最小，圖 4 所示的完全整合式升壓轉換器，除了會供应正電壓之外，還利用反相器來供应負電壓；圖 4：單顆元件同時供应正電壓和負電壓為了將關機模式的洩漏電流減至最少，同時替正電壓供应電源順序功能，圖4中的元件會掌握另一顆採用 SOT-23 或更小封裝的外接 MOSFET 電晶體 Q1；這顆元件使用鋰離子電池作為輸入電源2.7 V 至 5.5 V，並供应高達 +15 V 和- 15 V 的輸出電壓，以及整合式 800 mA/2 A 的開關限流功能，使得輸出電流最 高可達 200 mA；欲供应電源給 OLED 顯示器，輸出電壓紋波必須很小，開關頻率也必須固定，才能將 OLED 顯示器的畫面失真和交互耦合效應減至最少；就此而言，採用 1.38 MHz 固定頻率 PWM 機制的 TPS6513x，正是供应電源給OLED 顯示器的抱负選擇；雖然在負載電流範圍內，供应高精確度的穩壓輸出對於電壓驅動的液晶顯示器特別重要，但它對於電流驅動的OLED 顯示器並不會構成太大問題；有些顯示器在戶外使用時需要較大的電流，在室內則可將電 流減少，它們還必須在很寬廣的負載電流範圍內供应很高的電源效率；由於標 準升壓轉換器只能在目標負載電流下實現正确效率，因此TPS65130還另外供应一種可由使用者選擇的“省電模式”，它能將開關頻率和靜態電流降低，使 得元件在整個負載電流範圍內都能維持很高的工作效率；結論隨著 OLED 技術逐漸成熟，它的市場佔有率也會不斷上升，這種技術在手機、數位相機和 PDA 螢幕的應用潛力都很驚人；主動矩陣顯示器將來可能取代被動矩陣顯示器成為市場主流， OLED 顯示器驅動元件也會變得更先進， OLED 偏壓電源供應電路則將開始微小化和特别化，這在本文所介紹的部份解決方案中都曾加以討論；對於電源供應元件技術，主要挑戰則在於如何同時供应高效率和最小體積的解決方案； Oliver NachbaurOLED 顯示器及其饋電技術 2006-1-25有機 LED 圖形顯示器正在圖像質量和低功耗兩個方面與LCD 進行較量要點OLED（有機發光二極體）顯示器與LCD 相比，雖然成本較高，但功耗卻很低；隨著 OLED 製造工藝的成熟和產量的攀升，功率轉換器製造商正在開始製造用於 OLED 顯示器的 IC；不行以不變應萬變：根據 OLED 顯示器類型的不同，所需的電源電壓和電流也隨之改變；在功率轉換器的應用系統清單上，“OLED”這個詞並不保證該器件適合您的顯示器；提高成品率和降低製造成本這兩個因素正在促進OLED （有機發光二極體）顯示器的使用量穩定攀升；作為回應，一些半導體製造商已經開始供应用於OLED 和 LCD 偏置電源的功率轉換 IC，為 OEM 設計師在如何實現顯示器電源子系統方面帶來靈活性；儘管 IC 製造商沒有嚴格地優化這些供OLED 用的功率掌握器，但這些器件確實有助於保持OLED 優異的能量效率，並發揮顯示器市場中像 LCD 所能供应的規模經濟優勢；黑白 OLED 的首次商業應用是攜帶型測量儀器和娛樂設備中的小型低解读度前面板顯示器；由於製造工藝已經成熟，OLED 作為翻蓋手機中的其次顯示器業已取得了更大的商業胜利；彩色 OLED 作為取景器首次應用於類比攝錄機、數位攝錄機和數碼相機中；在這一方面，彩色 OLED 很好地順應了 OEM 向更小型、更高解读度照相機發展的趨勢；自彩色 OLED 首次應用以來，顯示器製造商始终在改進製造工藝和顯示器的設計，以降低成本，改善性能，增強牢靠性；LCD 類似於壓控半透亮光閘；與 LCD 不同， OLED 是光發射器，因而不需要背光照明；當前的 OLED 顯示器具有比 LCD 更佳的能量效率、圖像質量、堅固性以及低溫性能； OLED 暫時還比較昂貴，不過，成品率和市場滲透力的不斷提高正在逐漸縮小 OLED 和 LCD 的價格差距；正如 iSuppli 公司的技術與戰略讨论總監 Kimberly Allen 所指出的，“ Kodak 公司的原始（ OLED 技術）專利開始過期；” OLED 廠商始终承擔的相關許可費用負擔也同樣即將過期；LCD 製造商已經做出了回應，價差繼續有利於其顯示器，而圖像質量和效率則趨近於 OLED 顯示器；用微瓦功率驅動毫瓦設備並非全部制造出來的 OLED 顯示器都是一樣的，它們對電源的需求反映出它們之間的差別；兩種基本的顯示器結構是無源矩陣和有源矩陣（參見附文矩陣：顯示器上的 OLED）； STMicroelectronics 公司的 OLED 產品系列經理Joel Roibet 評述道：“材料是類似的不過，因為我們採用更大的電流來驅動 PMOLED （無源矩陣 OLED），所以我們具有更高的壓降；因此PMOLED 要求高達 20V 的電壓，而 AMOLED （有源矩陣 OLED）則由於電流低得多只需要低於 10V 的電壓； PMOLED 顯示器的驅動電流範圍為每列幾十到幾百微安，而 AMOLED 顯示器則為每列幾微安到幾十微安；”Advanced Analogic Technologies公司的副總裁 Jan Nilsson評述道：“許多手機、數碼相機及其它攜帶型設備中的有源矩陣LCD 和 OLED 子系統要求正負兩種小電流偏置電源；”這種情況使得電源前景複雜化；Advanced Analogic Technologies公司推出的 AAT3190 能滿足這種需求，因為它借助一塊採用自同步雙電荷泵體系結構其工作於標稱1MHz 的開關頻率晶片來生成正負兩種電源（圖 1）；這種電荷泵可利用2.7V5.5V 的單極性輸入電源產生最大可達± 25V的可調輸出電壓；這種電壓掌握器不需要任何電感器，而電感器通常會影響小型攜帶型設備中電路板的高度極限；取而代之的是，每一個電荷泵驅動外部二極體/電容器倍增器級；你可以級聯倍增器級來增大輸出電壓；每個輸出端有一個外部電阻分壓器，用來為轉換器供应反饋信號；正電源的反饋調整電壓容差為50mV ，即大約 4%，而負電源則是 100mV；AAT3190 晶片的每一根電荷泵驅動引腳均可供应 200 mA 最大絕對值電流，而Advanced Analogic Technologies公司使該晶片的效率高，負載調整才能達到 40 mA；由於兩根驅動引腳可按給定極性泵浦全部倍增級，所以倍增器級聯能夠供应的負載電流與級數成反比；AAT3190 可供应軟啟動、欠壓切斷以及關機模式；關機模式可使轉換器的靜態電流從最大的 800mA 降低到只有 1mA；AAT3190 的售價為 1.73 美元 1000 件批量；Advanced Analogic Technologies公司供应的 AAT3190 有 MSOP-8 和TSOP-12兩種封裝形式；提升 OLEDFairchild Semiconductor 公司推出的 FAN5331 升壓轉換器，可供單極性顯示器系統使用；與 AAT3190 一樣， FAN5331 工作于很高的開關速率（在本例中為1.6 MHz ），以縮小外部電抗元件的尺寸，因此，儘管這種升壓轉換器需要一個電感器，但只需要 10mH 的電感器； FAN5331 因其 SOT23-5 封裝尺寸小和外部元件較少而有助於縮小顯示器的電源尺寸；在其整個輸入範圍內， FAN5331 能夠以穩定的狀態在 15V 電壓下輸出 35 mA 的最小電流；在同樣的工作條件下，假如輸入電壓為3.2V 或更高，則輸出電流上升到 50 mA ；此外，這種轉換器的分數歐姆（ fractional-ohm）輸出開關可供应1A 的峰值電流；一個逐周期限流監視電路可確保峰值輸出電流保持在這一極限值之內；這種售價為 50 美分1000 件批量的 IC 在關機模式下消耗 2mA 電流；一個電阻分壓器能將輸出電壓設置在輸入電壓和轉換器的 20V 最大輸出電壓之間；標稱1.23V 的反饋電壓具有 25 mV 的容差；時鐘速率高和相應的電感器小這兩點說明小巧便攜設備用的升壓轉換器的發展 趨勢，而傳統的較低時鐘速率則要求使用較大的磁性元件，從而對佈局設計和 機械設計提出了挑戰；儘管有這些挑戰以及其他挑戰，小型電源設計師歷來鍾 情于升壓轉換器的性能優勢；正如Linear Technology 公司的資深設計師 Eddy Wells 所指出的，“傳統升壓轉換器工作效率較高，升壓比範圍較大，但是，升壓轉換器電源通常佔用更大的空間，而且浪湧電流和短路保護等系統問題往往 需要利用附加的外部電路來解決；”Linear Technology 公司推出的 LTC3459 是解決這些應用問題的一系列升壓轉換器中的一個例子； LTC3459 這種器件有一種突發模式，用以在輕載電流下保持轉換器的效率；它還具有浪湧電流限制、短路保護和關機期間負載隔離等功 能；儘管具有這些功能，但典型的應用電路只要求在開關電路中有三隻電容器、兩隻電阻器和一個升壓電感器（圖 2）；Wells 說，因為“轉換器工作時的峰值電流小約 75 mA ，所以一個 0805 小型電感器能輕易達到與一個集成電荷泵相同的佔用電路板面積；”這種 SOT23-6 封裝的 IC，其輸入電壓為 1.5V5.5V ，輸出電壓為 2.5V 10V， 適合於有源矩陣 OLED 顯示器；與許多採用固定時鐘頻率的低功耗轉換器不同， LTC3459 採用可變開關頻率，這一開關頻率可根據輸入 -輸出電壓差別在大約 0.6 MHz 高於 2.6 MHz 的範圍內自行調節；反饋基準為 1.22V，容差為 30 mV ；這種售價為 1.95 美元 1000 件批量 的轉換器，其最大靜態電流為20mA ；當轉換器處於關閉模式時，其剩餘工作電流降低到低於1mA；Maxim 公司推出一個適用於包括 OLED 顯示器和 LCD 在內的小電流設備的升壓轉換器系列，該系列由五個升壓轉換器組成，MA8570 是其中之一；MA8570 的特點是輸出電壓可調，而 Maxim 公司規定該轉換器的負載電流為5mA ；該公司規定這一系列中其他轉換器的負載電流，其中MA8571 和MA8573 為 15mA MA8574 和 MA8575 為 25mA；該公司還供应負載電流為15mA 和 25mA 的、輸出電壓可調和固定 15V 的升壓轉換器；這些升壓掌握器都採用2.7V5.5V 輸入電源；輸出電壓可調的轉換器具有3V28V 的輸出電壓範圍並具有19mV 的基準容差； 857x 系列轉換器具有軟啟動、欠壓切斷和電流限制等功能；一根低電平有效關機引腳可使該轉換器的靜態電流從 50mA 降低到 1mA；Maxim 公司供应的 857x 系列均採用 SOT23-6 封裝，其售價為 1.25 美元 1000 件批量；對 Maxim 公司、 Linear Technology 公司和 Fairchild 公司供应的三種升壓轉換器進行的比較说明，對提高和降低集成度都有微妙的好處，這要視你的應用系統 而定；這一比較再次说明，即使是概念上與升壓轉換器一樣簡單的產品，也不存在一種處理這種佈局的正确方法； LTC3459 利用一個典型溝道電阻約為 4 的片上 PMOS 器件，將其輸出與升壓電感器隔離開來；結果，應用電路就不需要許多升壓轉換器電路常用的肖特基二極體，從而相應地減小佈局面積以及材料與裝配費用；Fairchild 公司的 FAN5331 和 Maxim 公司的 MAX8570 及其同一系列產品都使用一個外部肖特基二極體，從而引入大約400 mV 的結電壓以及幾歐姆的增量正向電阻；然而，正如 Maxim 公司在其應用電路中所指出的使用外部肖特基二極體的優點在於，它能將開關波形從晶片中引出到你能使用它的地方，例如，用它泵浦一個粗調的負電源（圖 3）；Texas Instruments公司供应的 TPS65130升壓掌握器 /轉換器可利用 2.7V 5.5V 輸入產生±15V 的輸出；這種掌握電路結構採用一個1.25MHz 固定頻率 PWM 開關信號；其低功耗模式採用脈衝跳越方式來供應輕載電流；TPS65130可供应高達 200 mA 的負載電流，而且，這種轉換器的500mA 靜態電流在關機模式下可降低到 1.5mA；這種售價為 2.95 美元 1000 件批量 的 IC 與大多數其他器件相比有更多的引腳，因而採用 QFN -24 封裝；不過，額外的連線也供应額外的功能，例如單獨的正電源使能輸入端和負電源使能輸入端可以掌握電源順序；一個掌握外部 PMOS 器件的輸出端可將電池與升壓電路隔離開來；然而，除了外部PMOS 器件之外，應用電路還包括 2 個電感器、 2 個肖特基二極體、 5 只電阻器和 8 只電容器；這些外部元件看起來似乎许多，特别是在與較低電流單輸出升壓轉換器相比時更是如此，但其元件數與雙電荷泵處於同一數量級；隨著 OLED 在整個顯示器技術市場上建立更強的市場位置，OLED 用的電源轉換器的多樣性确定會繼續擴展，特別是在電流才能和功能方面；iSuppli 公司的Allen 預言： OLED 顯示器市場“在從黑白向彩色轉變的推動下將快速增長，預計到 2006 年將超過 10 億美元；”除了向彩色顯示器轉變之外，還有一個明顯的發展趨勢就是向有源矩陣 OLED 的發展，因為有源矩陣OLED 支援的螢幕要比無源矩陣顯示器大得多；附文：矩陣：顯示器用OLED構成 OLED （有機發光二極體）圖元陣列的方法基本上有兩種，即：無源矩陣（ PMOLED）和有源矩陣（ AMOLED ）；這兩種方法所用 LED 結構相同（圖A），但對每個單元的定址方法則各異；電子從陰極流到陽極，而空穴則從陽極流到陰極；有機發光材料層內的電子與空穴的複合會放出光子；因此，除去光損耗之後，光輸出正比於電流；這樣的圖元結構與其他諸如 LCD 等的薄型顯示器技術相比，其優點是很明顯的；LCD 需要背光照明，並且採用光閘似的圖元來局部掌握顯示器的光傳播；從能量的角度來看，這種方法類似於汽車駕駛，當需要使用刹車來調節速度時 將氣動踏板踩向地板；而 OLED 顯示器則產生構成圖像所需的光，這類似於僅僅將汽車引擎節流閥開啟到你期望的行駛速度所需的位置；OLED 與 LCD 背光照明並不以同樣的效率產生光子；然而，LCD 背光照明發出的光子大多數都從不出現，所以 OLED 顯示器的總能量效率更高；兩種 OLED 顯示器的圖元定址方法各不相同；在無源顯示器中，導電的行和列構成一個矩陣；製造工藝在各個交叉點上的矩陣導體之間的空間內形成OLED結構；當顯示器掌握器掃描各行時，電流流到包含被照亮圖元的各列；然而， 圖元只是在掌握器定址到其所在的行時才被照亮，所以電流占空因素反比於行數，而峰值電流則正比於行數；察覺到的亮度正比於幀間隔內電流的時間積 分；在下一幀期間內，掌握器可以刷新該圖元，給觀察者一種长久圖像的印 象；AMOLED 顯示器利用每個圖元的 TFT（薄膜電晶體）在幀間隔持續時間內獲得驅動信號；犹如 PMOLED 一樣，掌握器掃描各行，但卻利用一個在各次刷新之間保持的柵極驅動電壓為圖元編程； TFT 圖元掌握器設定並維持OLED 電流；在一幀之內，峰值電流和平均電流是一樣的；因為對於一個有n 行的顯示器來說， AMOLED 電流是 PMOLED 電流的 n 分之一，所以陰極、陽極和矩陣內的電阻性損耗也同樣降低到 n 分之一；能量效率提高並非是 AMOLED 結構的唯独優點；由於占空因數隨顯示器變大而縮小，所以 PMOLED 局限在大約 200 行以內； 200 行這一數字既不精確，又非固定不變；隨著加工工藝和發光聚合物化學特性的改進，這一數字還會增大；無論如何，對於任意給定的工藝和化學特性來說，最大實用的行數都是有限的；有源矩陣顯示器在這方面不受限制，許多製造商聲稱製作任意大的顯示器的前景僅受製造缺陷密度和掌握器才能的限制；AMOLED 顯示器的另一優點是，其圖元的峰值電流與平均電流之比為 1，而不是 PMOLED 圖元的 n:1；這種差別使兩種顯示器的老化效應大不相同，因為老化效應正比於電流密度；版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text,pictures, and design. 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