【導讀】LED顯示屏的顯示效果和壽命的長短與LED本身的品質(zhì)高低雖然有關聯(lián),但并不取決于此。其關鍵在于驅(qū)動芯片的性能。只有深入了解驅(qū)動芯片,才能對LED顯示屏的性能及壽命有更清晰的評斷。
LED屏廠在進行LED顯示屏驅(qū)動芯片的導入時,更多的是關注顯示效果,譬如低灰是否顯示一致,漸變是否過渡均勻,斜掃是否有暗亮點,開短路情況等,這些測試項會展現(xiàn)給終端客戶。顯示效果的測試,是最重要的一步,但也是第一步。現(xiàn)在,越來越多的屏廠工程師,在進行驅(qū)動芯片導入時,開始關注芯片本身的工作環(huán)境及工作方式。譬如,驅(qū)動電流的一致性,REXT電壓的一致性,芯片VDD尖峰,驅(qū)動端口的波形等等。
LED顯示驅(qū)動端口振蕩現(xiàn)象
驅(qū)動芯片的OUT驅(qū)動端口,直接與LED燈相連,是驅(qū)動芯片最核心的部分。鑒于振蕩給LED顯示屏帶來的諸多危害,本文將針對某些驅(qū)動芯片存在的端口振蕩問題做簡單介紹,并分析其產(chǎn)生的原因及改善方式。
測試方法
電源為5V40A電源,帶單個模組。模組正常點亮,用示波器探頭,接地端連接模組地線接入口,探頭接觸驅(qū)動芯片的驅(qū)動端口。
測試結(jié)果
市場某主流驅(qū)動芯片在干擾較大的模組上(譬如P10靜態(tài)等),出現(xiàn)了端口振蕩現(xiàn)象。
圖1:SM16016/SM16026在干擾較大板型上,沒有出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象
圖2:某主流IC在干擾較大板型上,出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象
振蕩的危害
害端口的振蕩,帶來了諸多危害:
1.顯示效果差
芯片內(nèi)部的恒流反饋環(huán)路,在穩(wěn)定的工作狀態(tài)下,才能達到理想的恒流效果。端口振蕩,芯片無法達到恒流。更需說明的是,此類易振蕩的芯片,在低灰時,仍然會有振蕩發(fā)生,嚴重影響低灰效果。對一致性要求較高的全彩屏而言,屏廠花了恒流芯片的錢,比用了恒壓芯片甚至更差的效果。
2.LED燈的使用壽命大幅度降低
從振蕩波形可知,LED燈的負極一直在電壓差為2V,頻率20MHz左右的類正弦波下工作。較大的電源尖峰、瞬態(tài)大電流、持續(xù)極高頻的開關會降低LED燈的使用壽命。
3.電源波動大,降低電源壽命
如果5V40A電源滿負載工作,即40A電流負載,那么對于電源來講,電流變化將是安培級電流在20MHz左右持續(xù)振蕩。直流電源輸出端電容,在較高頻率的大電流波動下,等效內(nèi)阻發(fā)熱,降低壽命,進而造成更大的模組尖峰。損壞的不僅僅是電源,而是模組上所有的元器件及驅(qū)動芯片。
4.EMI超標
持續(xù)頻率20MHz的類正弦波,每個驅(qū)動端口的電流變化在0mA到40mA左右,電源則是安培級電流在20MHz左右持續(xù)振蕩。這樣會導致整個箱體,在20MHz左右頻率點上的dBuV值疊加,最終導致EMI在該頻率點易超標準。
5.模組電容異響
電容響聲往往是由于電容發(fā)熱損壞造成。同理于電源電容,端口振蕩會更易造成電容損壞并發(fā)出異響。
振蕩的原因及防范措施
振蕩原因
以恒流源驅(qū)動芯片應用方案為例解釋OUT端口振蕩現(xiàn)象。
圖3:系統(tǒng)應用圖(含寄生參數(shù))
電感L0、L1……LN是系統(tǒng)電源走線上的寄生電感,電容C0是走線寄生電容。系統(tǒng)電源VIN上電時,OUT端口電壓下降超過LED燈電壓降后,OUT端口開始輸出電流,寄生電感L0~LN上的電流發(fā)生變化,因此系統(tǒng)電源走線上的電壓出現(xiàn)紋波。上圖中,OUT端口輸出電流開啟,端口寄生電感L上產(chǎn)生電壓突波,同時電源VIN存在電壓紋波,因此芯片OUT端口出現(xiàn)較大幅度的電壓紋波。LED顯示屏上所有的LED燈同時被點亮,即屏上所有驅(qū)動端口開啟輸出電流,在此瞬間OUT端口的電壓紋波來源:1)芯片OUT端口寄生電感產(chǎn)生OUT端口電壓紋波;2)各條電源或者地線上的寄生電感導致系統(tǒng)電源VIN上產(chǎn)生電壓紋波,串聯(lián)傳輸至芯片OUT端口。另外,增加驅(qū)動端口響應時間的做法,會造成低灰顯示效果差的問題。
防范措施
從上述分析可知,避免端口振蕩的措施為:
1.驅(qū)動芯片穩(wěn)定性:更換穩(wěn)定性更好的驅(qū)動芯片,從源頭上避免振蕩出現(xiàn)。
2.模組走線優(yōu)化,減少寄生電感:盡量采用地線,電源線鋪銅的方式,但是受限于板上空間限制,改善空間不大。
3.模組電容加大:會帶來成本的增加。
結(jié)語
由于市面上某些驅(qū)動芯片的內(nèi)部穩(wěn)定性較差的情況,屏幕在板上寄生電感影響下容易出現(xiàn)驅(qū)動端口振蕩的問題。這樣會導致顯示效果差、縮短LED燈及電源壽命、更高的EMI、電容異響等問題。采用穩(wěn)定性較高的驅(qū)動芯片能夠避免出現(xiàn)端口振蕩問題。
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