“不可小覷”LED顯示驅(qū)動(dòng)的交流響應(yīng)

引言

LED驅(qū)動(dòng)芯片有一個(gè)重要的特性——交流響應(yīng)，而奇怪的是它常常被忽略。交流響應(yīng)影響著LED顯示器的很多影像品質(zhì)，如EMI、線性度、灰階、信賴(lài)性。雖然這些特性彼此間有著不可剝離的取舍關(guān)系，但是一片好的驅(qū)動(dòng)芯片是能夠在這些特性中游刃有余并且取得較佳的平衡。本文將著重探討交流響應(yīng)在LED驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)時(shí)的重要性，以及在此基礎(chǔ)上的LED驅(qū)動(dòng)芯片與電路板設(shè)計(jì)技術(shù)，以協(xié)助設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)影像良好的顯示器。

1 最短O(píng)E脈波寬度及線性度

每一個(gè)顏色超過(guò)1024個(gè)的灰階已經(jīng)成為L(zhǎng)ED全彩顯示器的基本規(guī)格，幾乎成為行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)了，而制造商們往往需要更多灰階的驅(qū)動(dòng)芯片，以表現(xiàn)出更豐富的色彩?；译A數(shù)的多寡由OE的最短脈波寬度及反應(yīng)時(shí)間(tr/tf)決定的，但許多驅(qū)動(dòng)芯片往往為了縮短O(píng)E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(guān)系)。例如圖1中，OUTn的輸出電壓波形比OE脈波寬度還要來(lái)得短，其線性度關(guān)系如圖2所示。很明顯地可以看到，LED亮度與OE脈波寬度的設(shè)定不成正比，特別是在OE脈波寬度低于0.1us時(shí)，此時(shí)的線性度不佳。

圖1 OE脈波寬度與OUTn輸出電壓波形之間的關(guān)系

圖2 LED亮度與OE脈波寬度的關(guān)系

目前市面上對(duì)最短O(píng)E脈波寬度的定義眾口不一，一些芯片制造商將輸出端可以反應(yīng)的時(shí)間定義為最短O(píng)E脈波寬度，可是，如果是這樣的定義就會(huì)忽略掉對(duì)于線性度的影響。因此還是需要加以實(shí)際量測(cè)線性度才能確保芯片能夠表現(xiàn)出足夠的灰階數(shù)。

2 抑制輸出突波

LED驅(qū)動(dòng)芯片管腳關(guān)閉瞬間產(chǎn)生的電壓突波，經(jīng)常不小心導(dǎo)致芯片損壞，這也直接影響了顯示器的信賴(lài)性。此一電壓突波是來(lái)自于VLED和OUTn之間的寄生電感所產(chǎn)生的，圖3及圖4中說(shuō)明了此突波的實(shí)驗(yàn)方式與結(jié)果。在此實(shí)驗(yàn)中，刻意加入一個(gè)電感L1，以仿真實(shí)際電路中的寄生電感，并勾取圖3中CH1~CH3三個(gè)節(jié)點(diǎn)上的電壓波形以示波器觀察，其波形如圖4所示。從圖4中可以看到在輸出管腳(CH3)上的電壓達(dá)到26.6V之高，遠(yuǎn)高于驅(qū)動(dòng)芯片的耐壓。[!--empirenews.page--]

圖3 Thecircuitofovershootexperiment

圖4 ThewaveformsofdifferentnodesonPCB

突波的電壓值可以透過(guò)以下公式加以計(jì)算：

V=Lxdi/dt

其中，V是寄生電感所產(chǎn)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。

通常，有三種方式可以抑制或消除電壓突波：

a 降低輸出管腳開(kāi)關(guān)切換速度。由前述公式可知，切換速度(tr/tf)太快的驅(qū)動(dòng)芯片會(huì)導(dǎo)致突波過(guò)高，因此選擇切換速度適中且夠用的驅(qū)動(dòng)芯片即可。

b 減少寄生電感，同時(shí)因?yàn)閂LED在線的突波也會(huì)累積到VOUT上面，電源線與每個(gè)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。

c 將輸出突波加以分散，可以選擇輸出管腳間具有交錯(cuò)時(shí)間遲滯功能的驅(qū)動(dòng)芯片，避免所有的輸出管腳同時(shí)切換，這種方法可以減少不同管腳間的突波透過(guò)電源線互相迭加而升高的問(wèn)題。

3 結(jié)論

妥善選擇一個(gè)合適的驅(qū)動(dòng)芯片，并合理設(shè)計(jì)電路板線路是可以幫助顯示器制造商們改進(jìn)和完善顯示器的灰階與信賴(lài)性的，不僅可以提高用戶(hù)體驗(yàn)，可以兼顧反應(yīng)速度與信賴(lài)性的平衡選擇，而客戶(hù)也可以依據(jù)自己的實(shí)際需求選擇合適的芯片。