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LED显示屏驱动设计原理及发展趋势[5]

2010-11-5  来源:LED环球在线   有15952人阅读

  大屏幕一直是LED领域发展重要的组成部分,是大型娱乐、体育赛事、广场主题显示重要组成部分,全彩屏从蓝光LED诞生以来,一直保持高速发展态势。在装饰显示市场LED将起到积极的作用,市场扩张明显。我国是全球LED显示屏生产大国,从LED芯片、驱动IC、控制器、屏幕制造等环节完全占据主导地位。

  ㈥ 恒流输出精度及计算

  
16通道恒流是该芯片重要参数之一,它有几个关键指标组成:恒流最低压差;片间恒流误差;VCC电压调整率;负载调整率;温度漂移。

  1) 输出恒流压差希望越低越好,通常维持在0.6-1V之间,最好是低于0.6V.从上图测试曲线可以看出,随着输出电流的增加,压差也会增加。在有一种设计中很关键,例如2R屏设计中:

  很多的屏幕是2R''''''''''''''''1G''''''''''''''''1B设计的,2颗红色LED需要4V电压才能正常点亮,假设驱动IC需要1V压差,那最低建立恒流电压是5V,在5V电源供电情况下,远离电源端子地方有可能达不到5V最基本电压值。屏幕出现偏色,输出电流调整不到理想值,问题就是出在这里。

  由此可以看出恒流压差维持到0.6V是最合理的,部分IC为了降低成本,大幅度减小尺寸,是造成压差高的主要原因。16通道恒流IC是线性恒流方式,压差的形成是IC最主要的热源之一,较低的压差利于芯片散热。

  2) 片间恒流误差±3%;片间误差是恒流输出重要的参数之一,我们通常看到标注片内通道±1.5%,片间通道±3%恒流误差,实际片内误差可以不予考虑,因为我们不会单独使用1颗芯片,在LED屏幕设计主要考虑片间误差。

  3) 受VCC电压变化恒流精度影响±0.07%/V;VCC电压变化是会影响到输出电流精度的,在PCB设计走线要考虑LED供电和IC供电分开,提高滤波效果,能达到很好的效果。

  4) 负载调整率,负载端电压影响的电流输出特性,维持在±0.01%/V;负载电压不同或波动,会影响恒流精度,虽然是很小。解决的办法是尽量加宽PCB供电走线。

  按照下面表格选取合适的宽度和铜厚:

  5) 温度恒流漂移0.0005%/℃。环境温度和芯片发热也会影响到输出恒流精度,30℃上升到70℃大概会有2%误差,也相当重要。

  ㈦ 输出电流计算

  通常会给出一张表格,标注随电流输出的电阻设定曲线,在IC内部是一个电流镜与实际输出电流成一定的比例,因各家设计而有所不同,设计大多类似。表格只是指示输出电流曲线,并不能准确的确定具体电阻阻值,最好是套用下面公式可以计算输出电流值:

LED显示屏驱动设计原理及发展趋势
  Vref 为23管脚输出电压,Vref 维持在1.2V左右。例如:输出电流设定在20mA,电阻值在910 左右,即:

LED显示屏驱动设计原理及发展趋势
  
  大概电流在20mA左右,公式计算误差电流维持在±5%以内。严谨的电路设计需要精确测量,经确认后的电流,保持±1%电阻值误差,批量中电流精度维持在±3%以内。

  
四、芯片测试

  ㈠ 驱动IC耐压需求

  
屏幕驱动芯片耐压是很重要的,一般屏幕虽说供电只有5V,可是显示内容变化剧烈,因此而产生的电压峰峰值(Vp-p)远比我们想象的要高。开关电源本身就有峰值电压,与选择电源有很大的关系,但是客户允许的售价限制我们的电源选择水平,这里告诉大家开关电源是其中因数之一。对减小纹波,屏幕PCB布线也非常关键,这是个很赫手的问题,需要有专门的PCB 工程师。屏幕电源分布供电情况,也是重要的因数。

  受上述因数影响,电压峰峰值(Vp-p)计算是复杂的,从应用角度实测,静态屏幕通常大约在7-9V之间。扫描屏幕大概在10-13V之间,扫描屏幕电压峰峰值升高和扫描屏幕开关速度提高有密切关系,传输速率提升,提高LED开关速度,同时也提升电压波动变化率,电压峰峰值也会提高。

  前面讲过最开始是采用74HC595设计屏幕,后来发现耐压只有9V(5V低压工艺)设计的74HC595会因此损坏,分析认为是电压峰峰值所致,在屏幕的发展过程中不断的提高输出端口的耐压,彻底的解决了这个问题。这些年有部门公司设计16通道IC,采用了耐压9V的设计,在部分屏幕使用没有问题(多是静态屏幕),可是有些公司的LED屏幕上使用损坏率很高(大多是扫描屏幕或PCB设计差异),问题源于此。

  近年来部分公司设计出网格装的屏幕,这种长距离细线径供电方式,电压峰峰值(Vp-p)尤为突出,部分波峰电压高达15V以上,致使多款屏幕驱动芯片在网格屏幕上,显露出耐压不足情况。16通道恒流驱动器还会用到屏幕以外的LED装饰领域,比如护栏管等,设计供电电压在12V以上,这些设计电压峰峰值(Vp-p)也会高达15V左右,甚至更高。因此驱动芯片输出端口耐压是非常重要的参数。

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