OLED電源設(shè)計(jì)

前言

　　有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的最大特色在于它是自發(fā)光體，不需要背光源和彩色濾光片，厚度比LCD薄; 此外，它還具有更寬的視角范圍、更快的反應(yīng)速度、更低的驅(qū)動(dòng)電壓，色彩和對(duì)比度也相對(duì)比LCD高，理論上可以達(dá)到更低耗，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，是繼LCD之后得到廣泛認(rèn)可的顯示器明星。雖然OLED擁有如此多的優(yōu)勢(shì)，但其壽命比LCD短，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/OLED">OLED是電流驅(qū)動(dòng)的自發(fā)光體，其材料與元件壽命相對(duì)縮短。

OLED的電源規(guī)格

　　一般小尺寸的OLED需要一組正電壓(Vdd)和一組負(fù)電壓(Vss)供電，電源架構(gòu)可分為數(shù)碼相機(jī)與手機(jī)架構(gòu)兩種。數(shù)碼相機(jī)電源規(guī)格是：Vdd電壓范圍為3V 至6V, Vss電壓范圍為-7V至-10V；手機(jī)電源規(guī)格是：Vdd電壓大約為2.5V, Vss電壓范圍為-7V至-10V。而這兩種產(chǎn)品的輸入電源通常為一節(jié)鋰電池，電壓范圍大約為 3V至4.2V。

數(shù)碼相機(jī)Vdd解決方案

　　由于Vdd電壓范圍為3V 至6V，所以Vdd電源架構(gòu)應(yīng)該是Buck/Boost或Boost。如果我們一時(shí)找不到Buck/Boost架構(gòu)的電源, 也可利用非常普遍的Buck架構(gòu)，將其設(shè)計(jì)成Buck/Boost結(jié)構(gòu)，利用一組普通的降壓電源控制IC, 只要外加一個(gè)MOSFET和一個(gè)輸出二極管，便可設(shè)計(jì)成Buck/Boost輸出, 如圖一所示。這個(gè)穩(wěn)壓器的工作原理是當(dāng)Lx為高電壓時(shí), 電感電流按照Vin/L的斜率而增加；Lx為低電壓時(shí), 電感電流便按照(Vout+VD)/L的斜率而減少。輸入和輸出電流為斷續(xù)方式，它允許輸出電壓高于或低于輸入電壓。輸出電壓是輸入電壓和占空比的函數(shù):

占空比可以表示為:

　　從上述公式可以看出：如需得到較高或較低的輸出電壓，只要控制1/1-D的比值即可。

　　設(shè)計(jì)者也可以直接用一組Buck/Boost電源IC產(chǎn)生所需要的電壓輸出, 圖二便是一組直接升/降壓轉(zhuǎn)換IC。它結(jié)合了一組升壓轉(zhuǎn)換器和線性穩(wěn)壓器，提供既可以升壓，也可以降壓的轉(zhuǎn)換方案。這個(gè)轉(zhuǎn)換器在輸入電壓高于或低于輸出電壓時(shí)能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的輸出，允許輸入范圍：1.8V至11V，可預(yù)置為3.3V或5V輸出，也可以使用兩個(gè)分壓電阻得到可調(diào)節(jié)的輸出電壓：1.25V至5.5V，效率可達(dá)85%。如果需要3.5V至4V之間的輸出,可以用升壓轉(zhuǎn)換器與線性穩(wěn)壓器相組合的方式實(shí)現(xiàn)。如：MAX1606升壓轉(zhuǎn)換器與MAX8512線性穩(wěn)壓器的組合。

　　從降低成本的角度出發(fā)，可以選擇電荷泵，無(wú)需電感和輸出二極管, 例如MAX1759電荷泵采用升/降壓結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生一路穩(wěn)定的輸出。盡管它的工作頻率高于1.5MHz, 仍可保持低至50uA的靜態(tài)電流。

　　有些設(shè)計(jì)者為了追求較高的轉(zhuǎn)換效率, 選擇了升壓方式，產(chǎn)生一組高于輸入的穩(wěn)定輸出, 如圖三的升壓架構(gòu)。由于功率開(kāi)關(guān)MOSFET是外置的, 可提供較大的輸出功率。在輸出功率許可的條件下，也可以選擇內(nèi)置MOSFET功率開(kāi)關(guān)的升壓轉(zhuǎn)換器，如MAX1722, 可有效節(jié)省空間、降低成本。

手機(jī)Vdd解決方案

　　對(duì)于手機(jī)Vdd，可以選擇Buck電路提供所需要的電壓。圖四便是一個(gè)內(nèi)置MOSFET功率開(kāi)關(guān)的同步降壓結(jié)構(gòu)，可提供400mA的輸出電流。工作頻率高達(dá)1.2MHz, 允許設(shè)計(jì)者選用小尺寸的電感和輸出電容, 效率高達(dá)90%以上。

負(fù)電壓Vss解決方案

　　如上所述, 如果設(shè)計(jì)者臨時(shí)找不到合適的負(fù)電壓輸出電源IC, 亦可使用Buck電源IC。如圖五所示，以懸浮接地架構(gòu)產(chǎn)生負(fù)電壓Vss, 其原理為: 將正常輸出接在輸入電源的地, 從這個(gè)轉(zhuǎn)換器的地端得到穩(wěn)定的負(fù)壓輸出, 如果需要不同的輸出電壓, 可以將兩個(gè)電阻跨接在輸出與FB之間, 設(shè)置輸出電壓。

　　也可以選擇負(fù)電壓輸出轉(zhuǎn)換器, 圖六便是常用的PWM負(fù)壓轉(zhuǎn)換器, 外部元件少、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易, 工作在固定頻率的PWM結(jié)構(gòu)干擾較小。

結(jié)論

　　雖然OLED是新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè), 其規(guī)格還不是非常明確, 但供電電源架構(gòu)基本不變。iSuppli研究顯示，在顯示器從單色轉(zhuǎn)換至彩色的需求帶動(dòng)下，OLED顯示器市場(chǎng)預(yù)計(jì)可在2006年達(dá)到10億美元的規(guī)模。

　　OLED具有自發(fā)光、超薄等優(yōu)勢(shì)成為DSC、掌上游戲機(jī)或手機(jī)等產(chǎn)品的理想選擇，這些產(chǎn)品都極具發(fā)展前景。總之，技術(shù)與市場(chǎng)潛力是一個(gè)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。在技術(shù)上，國(guó)內(nèi)OLED廠商的努力已相當(dāng)受到肯定，若能進(jìn)一步提升品牌效應(yīng)、產(chǎn)品定位上的實(shí)力，必將在逐步起飛的OLED產(chǎn)業(yè)中立定卓越的地位。