為手持設(shè)備的被動式OLED顯示器供電

OLED或有機(jī)發(fā)光二極管顯示器是一項(xiàng)帶來顯示器領(lǐng)域變革的新技術(shù)。有機(jī)材料在有電流通過時(shí)發(fā)光，基于這種原理，OLED和現(xiàn)在采用的LCD（液晶顯示器）技術(shù)相比有許多優(yōu)點(diǎn)。其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是制造簡單，這將導(dǎo)致更低的制造成本，其他的性能優(yōu)點(diǎn)還包括更快速的響應(yīng)，更寬的視角，更低的功率，更亮和更高的對比度。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)省了電源，使顯示器的厚度達(dá)到1mm！

和LCD顯示器類似，OLED也有被動陣列和主動陣列模式。被動陣列模式下，顯示器象一個(gè)二極管構(gòu)成的網(wǎng)格。每次使用外部驅(qū)動電路時(shí)，每行就點(diǎn)亮一個(gè)二極管。主動陣列顯示器內(nèi)部包含晶體管，意味著每個(gè)像素一直發(fā)光。然而，和LCD不同的是，OLED是由電流驅(qū)動的。這增加了主動陣列設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，現(xiàn)在大多數(shù)產(chǎn)品都使用被動陣列設(shè)計(jì)。這些PMOLED廣泛用在手機(jī)，車用立體聲裝置，MP3和其他消費(fèi)產(chǎn)品中。

為OLED顯示器供電

因?yàn)楝F(xiàn)在許多OLED都用在便攜式應(yīng)用中，所以功耗大小是非常重要的。電源IC的設(shè)計(jì)必須要有最高的效率，并盡可能多的節(jié)省電量以延長電池壽命，特別是當(dāng)顯示器不工作時(shí)。

OLED顯示器的電源要求取決于很多因素。由于顯示器是由電流驅(qū)動的，峰值電流的需求取決于同時(shí)需要點(diǎn)亮的總的像素?cái)?shù)量以及所能驅(qū)動的最大電流。額外電流也可被顯示器的驅(qū)動電路消耗。所需的電壓取決于二極管的正向壓降，二極管連接處的壓降和顯示器驅(qū)動器所需的壓降（圖1）。

圖1. OLED顯示器驅(qū)動電路。

在這個(gè)應(yīng)用中，所需的最大電壓為：

Vdiode + Idiode ×(Rcol + Rrow) + VCD + VRD ?。?）

其中：

● Vdiode是二極管的正向壓降

● Idiode是二極管的電流

● Rcol是列連接的電阻

● Rrow是行金屬電阻

● VCD是列驅(qū)動器所需的開銷

● VRD是行驅(qū)動器所需的開銷

典型應(yīng)用中，這一電壓約為20V。

峰值電流為：

Idiode x Xpixels+ICD+IRD　　　　　　　　　　（2）

● Idiode是二極管的電流；

● Xpixels是同時(shí)點(diǎn)亮的像素?cái)?shù)。

在使用LCD顯示器的便攜式設(shè)備中，一定時(shí)間內(nèi)無操作后通常都會關(guān)閉背景燈，而顯示器完全斷電還需要幾秒的時(shí)間。使用OLED顯示器就沒有背景燈了。因此，顯示器在一段時(shí)間不活動后會變暗，然后關(guān)閉。在等式1中，可以看成是如果顯示器電流減小，所需的最大電壓也減小。在電源電壓不變的典型應(yīng)用中，列驅(qū)動器會使這個(gè)額外電壓下降，導(dǎo)致額外的功耗。這是能源的浪費(fèi)。通過減小電源電壓，列驅(qū)動器將不再浪費(fèi)能量，系統(tǒng)效率也將增加。

圖2. 典型的ISL97702電路。

ISL97702介紹

Intersil公司的ISL97702是專為便攜式應(yīng)用中為PMOLED顯示器供電而設(shè)計(jì)的。該器件的特點(diǎn)是有一個(gè)非常高效的升壓轉(zhuǎn)換器，可以節(jié)省電量。它也提供一個(gè)非常小的元件解決方案和小的QFN封裝以減小便攜式設(shè)備的尺寸。ISL97702使用的復(fù)雜控制電路是便攜式應(yīng)用中目前最先進(jìn)的電源IC。該器件的典型電路如圖2所示。

升壓轉(zhuǎn)換器

ISL97702中集成的升壓轉(zhuǎn)換器的工作電源為2.3V到5.5V。這包括了鋰離子的全部輸入范圍，當(dāng)然也能夠在其他3V到5V電源下操作。ISL97702集成了1.2A的升壓FET和肖特基二極管，僅需要非常少的外部元件。它支持的輸出電壓高達(dá)28V，效率達(dá)到90%。和同類方案，甚至同步結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品比，它極有力競爭。ISL97702選用異步拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因?yàn)榈碗娏鲬?yīng)用中第二個(gè)集成FET工作所需的電源以及電路，通常超過了同步結(jié)構(gòu)的承受力。使用Intersil專有的電源IC設(shè)計(jì)工藝，進(jìn)一步提高了ISL97702的效率。

雙輸出電壓選擇

ISL97702也包括雙反饋設(shè)計(jì)。通過SEL腳的狀態(tài)，可選擇兩種反饋網(wǎng)絡(luò)中的一種，控制輸出電壓的電平。該特性可以支持典型的PMOLED應(yīng)用中亮->暗->關(guān)三種模式的選擇。兩種反饋電路在所有溫度下的輸出精度都優(yōu)于±2.5%。

輸入電壓斷開
　　
ISL97702在升壓電路的輸入端集成了一個(gè)斷開開關(guān)。當(dāng)器件禁用時(shí)，開關(guān)打開以斷開OLED顯示器，驅(qū)動器和反饋網(wǎng)絡(luò)，不會產(chǎn)生漏放電流。這就降低了電池消耗，延長了給便攜式設(shè)備充電所需的時(shí)間。在斷電模式下，ISL97702本身的功耗小于3A。

時(shí)鐘同步

ISL97702正常工作時(shí)使用內(nèi)部1MHz的振蕩器。然而SYNC輸入可使ISL97702的開關(guān)頻率與外部600kHz到1.4MHz的時(shí)鐘源相同步。這在一些頻率干擾其他設(shè)備，或兩個(gè)轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生不同步的拍頻在便攜式應(yīng)用中是非常有用的。

軟啟動控制

當(dāng)ISL97702啟用時(shí)，或它從檢測故障（見故障檢測）中恢復(fù)時(shí)，器件進(jìn)入軟啟動模式。該模式消除了可導(dǎo)致電池電源電壓偏差，影響系統(tǒng)其他元件工作的起動電流。在這種模式下，當(dāng)輸出電容第一次連接時(shí)，通過輸入電壓斷開開關(guān)的電流被控制，因此沒有電流尖脈沖。當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器開始工作時(shí)，電流限制值逐步升高，也確保不出現(xiàn)輸入電流尖脈沖。

故障檢測

ISL97702也集成了若干保護(hù)電路以確保IC和外部元件被保護(hù)。

低電壓鎖定確保器件工作在輸入電壓高于正常工作所需的最小值的情況下。

過流保護(hù)監(jiān)控輸出電流，當(dāng)過載電流被限制一段時(shí)間后，重新啟動ISL97702。

過壓鎖定在輸出電壓超過允許的最大值時(shí)，使ISL97702停止工作。一旦清除，ISL97702進(jìn)入啟動模式。

過熱保護(hù)在模片溫度超過允許的最大值時(shí)關(guān)閉ISL97702。