分析OLED驱动电源解决方案

　　输入端与输出端的电气隔离是OLED偏压电源供应的另一项重要要求,这在选择电源供应时非常重要。标准升压转换器所用的萧特基二极管,会提供一条从输入到输出的直接路径,使输出电压大约等于输入电压；但若应用系统需要开机或关机的电源顺序功能,或是将关机模式的泄漏电流减至最小,这个路径就会成为问题来源。图2所示组件利用内建MOSFET开关切断输入和输出之间的联机。

　　图2：升压转换器将OLED显示器的输入与输出隔离

　　主动矩阵显示器需要正负偏压电源供应

　　若应用需要较高分辨率、较大显示面积、更高对比和快速反应时间,它们可以使用图3所示的主动矩阵OLED显示器。

　　图3：主动矩阵显示器的简单示意图

　　OLED像素的导通和寻址是由主动开关控制,这个开关则由薄膜晶体管担任,它的制造技术和TFT液晶显示器完全相同：电流源已经简化到只需要一个MOSFET与OLED串联。有些设计会使用电压驱动架构,有些则采用电流驱动架构,所有设计都需要二至四颗,甚至更多的整合式薄膜晶体管。

　　为了克服不同颜色OLED像素的不同老化速度问题,某些解决方案会在电路中整合一颗光敏晶体管,由它来设定较大的OLED电流,避免像素亮度随着时间减弱。低温多晶硅(LTPS)基板的组件结构较小,因此若工程师想在基板上做出更多的主动组件,这将是一项优点。目前这种基板所用的技术有两种,分别是低温多晶硅和非晶硅。

　　除了提供正负电压做为视频讯号驱动器的电源之外,主动OLED显示器的偏压电源供应电路还必须提供偏压,让列选择(rowselect)薄膜晶体管能够导通和截止。由于偏压的电压值很高,所以电感性升压转换器是最合适的解决方案。为了将解决方案的体积减至最小,图4所示的完全整合式升压转换器,除了会提供正电压之外,还利用反相器来提供负电压。

　　图4：单颗组件同时提供正电压和负电压

　　为了将关机模式的泄漏电流减至最少,同时替正电压提供电源顺序功能,图4中的组件会控制另一颗采用SOT-23或更小封装的外接MOSFET晶体管(Q1)。这颗组件使用锂离子电池做为输入电源(2.7V至5.5V),并提供高达+15V和-15V的输出电压,以及整合式800mA/2A的开关限流功能,使得输出电流最高可达200mA。

　　欲提供电源给OLED显示器,输出电压涟波必须很小,开关频率也必须固定,才能将OLED显示器的画面失真和交互耦合效应减至最少。就此而言,采用1.38MHz固定频率PWM机制的TPS6513x,正是提供电源给OLED显示器的理想选择。虽然在负载电流范围内,提供高精确度的稳压输出对于电压驱动的液晶显示器特别重要,但它对于电流驱动的OLED显示器并不会构成太大问题。

　　有些显示器在户外使用时需要较大的电流,在室内则可将电流减少,它们还必须在很宽广的负载电流范围内提供很高的电源效率。由于标准升压转换器只能在目标负载电流下实现最佳效率,因此TPS65130还另外提供一种可由使用者选择的「省电模式」,它能将开关频率和静态电流降低,使得组件在整个负载电流范围内都能维持很高的工作效率。

　　随着OLED技术逐渐成熟,它的市场占有率也会不断上升,这种技术在手机、数字相机和口袋型计算机屏幕的应用潜力都很惊人。主动矩阵显示器将来可能取代被动矩阵显示器成为市场主流,OLED显示器驱动组件也会变得更先进,OLED偏压电源供应电路则将开始微小化和特殊化,这在本文所介绍的部份解决方案中都曾加以讨论。对于电源供应组件技术,主要挑战则在于如何同时提供高效率和最小体积的解决方案。