如何設計OLED的電源
發布時間:2007/8/28 0:00:00 訪問次數:530
電子查詢網 張晏寧
OLED正是所謂的有機發光二極管,其最大特色在于它是自發光體,因此不需要背光源(Backlight)及彩色濾光片(Color Filter)等構造,因此能夠比LCD的厚度更薄。此外,更寬廣的視角、反應速度快、低驅動電壓、色彩與對比也相對比LCD高、理論上可達到更低耗電以及制程更簡單等優勢,讓OLED成為繼LCD后最被看好的顯示技術明星。但OLED 也壽命比LCD短的缺點,這是因為OLED是電流驅動的自發光體,因此其材料與原件的壽命相對的縮短。
OLED的電源規格需求
一般小尺寸的OLED 的電源,需一組正電壓(Vdd)輸出,與一組負電壓(Vss)輸入,而電源的架構,可分為數字相機與手機的架構兩種。數字相機的電源規格其Vdd電壓范圍為3V至6V,而Vss電壓范圍為-7V至-10V。手機的電源規格其Vdd電壓范圍大約為2.5V,而Vss電壓范圍為-7V至-10V。而這兩種產品的輸入電源通常為一顆鋰電池,所以電壓范圍大約為3V至4.2V。
數字相機Vdd的解決辦法
由于數字相機的Vdd電壓范圍為3V至6V,所以Vdd電源架構應該是Buck/Boost或是Boost的架構。如果一時找不到Buck/Boost架構的電源輸出,也可利用非常普遍的Buck架構來設計成Buck/Boost架構。只要利用一組普通的降壓電源控制IC,外加一MOSFET及一輸出二極管便能設計成Buck/Boost輸出,如圖1所示。這個穩壓器的工作原理是當Lx為高電壓時,電感電流隨Vin/L的斜率而增加。而Lx為低電壓時,電感電流便隨(Vout+VD)/L的斜率而減少。輸入和輸出的電流為斷續的方式,它允許輸出電壓比輸入電壓更大或者更小。
其輸出電壓是輸入電壓和周期功率的函數:
以及周期功率算式為:
圖1 利用降壓電源IC設計成升降壓型
從上述的式子可得知輸出電壓與輸入電壓和周期的關系,想得到較高或較低的輸出電壓只要控制1/1-D的比值大小即可。設計者也可以直接使用一組Buck/Boost電源IC,來產生所需的電壓輸出,如圖2便是一組直接升降壓的IC。其結合一組升壓轉換器與線性穩壓器來提供可升壓也可降壓的電壓轉換器。這個轉換器為輸出電壓以下和超出的輸入提供一個穩定的輸出電壓。它可從1.8V到11V輸入范圍和預置3.3V或者5V的輸出。也能夠把這個輸出電壓使用兩個電阻分壓從1.25V至5.5V,其效率大致上可高達85%。如果需要的輸出電壓是在3.5V至4V之間,可以用組合的方式來產生一組升降壓的輸出,設計者只需要一組升壓轉換器與一組線性穩壓器便行,例如MAX1606升壓轉換器與MAX8512線性穩壓器的組合。
圖2 升降壓型電源IC
如果因為成本的考量,那Charge-Pump的架構正適合低成本的解決方案,其架構可省一電感與一輸出二極管,例如MAX1759是以Charge-Pump方式產生一組可升降壓的輸出電壓。而Maxim的獨特Change-Pump架構容許輸入電壓可高于或低于輸出電壓。盡管它的工作頻率高于1.5MHz,一樣保持低至50uA的靜態供應電流。
有些設計者因為考慮到高效率,而選擇以升壓方式產生一組輸入高于輸出電壓來提高效率,如圖3的升壓架構,由于需外加MOSFET作切換開關,因此可提供較大的輸出功率。如果是因為空間的限制,外加MOSFET開關以及輸出二極管就會成為設計者的負擔,此時內建MOSFET切換開關與輸出二極管的升壓DC-DC轉換器例如MAX1722,就適合于此應用中
電子查詢網 張晏寧
OLED正是所謂的有機發光二極管,其最大特色在于它是自發光體,因此不需要背光源(Backlight)及彩色濾光片(Color Filter)等構造,因此能夠比LCD的厚度更薄。此外,更寬廣的視角、反應速度快、低驅動電壓、色彩與對比也相對比LCD高、理論上可達到更低耗電以及制程更簡單等優勢,讓OLED成為繼LCD后最被看好的顯示技術明星。但OLED 也壽命比LCD短的缺點,這是因為OLED是電流驅動的自發光體,因此其材料與原件的壽命相對的縮短。
OLED的電源規格需求
一般小尺寸的OLED 的電源,需一組正電壓(Vdd)輸出,與一組負電壓(Vss)輸入,而電源的架構,可分為數字相機與手機的架構兩種。數字相機的電源規格其Vdd電壓范圍為3V至6V,而Vss電壓范圍為-7V至-10V。手機的電源規格其Vdd電壓范圍大約為2.5V,而Vss電壓范圍為-7V至-10V。而這兩種產品的輸入電源通常為一顆鋰電池,所以電壓范圍大約為3V至4.2V。
數字相機Vdd的解決辦法
由于數字相機的Vdd電壓范圍為3V至6V,所以Vdd電源架構應該是Buck/Boost或是Boost的架構。如果一時找不到Buck/Boost架構的電源輸出,也可利用非常普遍的Buck架構來設計成Buck/Boost架構。只要利用一組普通的降壓電源控制IC,外加一MOSFET及一輸出二極管便能設計成Buck/Boost輸出,如圖1所示。這個穩壓器的工作原理是當Lx為高電壓時,電感電流隨Vin/L的斜率而增加。而Lx為低電壓時,電感電流便隨(Vout+VD)/L的斜率而減少。輸入和輸出的電流為斷續的方式,它允許輸出電壓比輸入電壓更大或者更小。
其輸出電壓是輸入電壓和周期功率的函數:
以及周期功率算式為:
圖1 利用降壓電源IC設計成升降壓型
從上述的式子可得知輸出電壓與輸入電壓和周期的關系,想得到較高或較低的輸出電壓只要控制1/1-D的比值大小即可。設計者也可以直接使用一組Buck/Boost電源IC,來產生所需的電壓輸出,如圖2便是一組直接升降壓的IC。其結合一組升壓轉換器與線性穩壓器來提供可升壓也可降壓的電壓轉換器。這個轉換器為輸出電壓以下和超出的輸入提供一個穩定的輸出電壓。它可從1.8V到11V輸入范圍和預置3.3V或者5V的輸出。也能夠把這個輸出電壓使用兩個電阻分壓從1.25V至5.5V,其效率大致上可高達85%。如果需要的輸出電壓是在3.5V至4V之間,可以用組合的方式來產生一組升降壓的輸出,設計者只需要一組升壓轉換器與一組線性穩壓器便行,例如MAX1606升壓轉換器與MAX8512線性穩壓器的組合。
圖2 升降壓型電源IC
如果因為成本的考量,那Charge-Pump的架構正適合低成本的解決方案,其架構可省一電感與一輸出二極管,例如MAX1759是以Charge-Pump方式產生一組可升降壓的輸出電壓。而Maxim的獨特Change-Pump架構容許輸入電壓可高于或低于輸出電壓。盡管它的工作頻率高于1.5MHz,一樣保持低至50uA的靜態供應電流。
有些設計者因為考慮到高效率,而選擇以升壓方式產生一組輸入高于輸出電壓來提高效率,如圖3的升壓架構,由于需外加MOSFET作切換開關,因此可提供較大的輸出功率。如果是因為空間的限制,外加MOSFET開關以及輸出二極管就會成為設計者的負擔,此時內建MOSFET切換開關與輸出二極管的升壓DC-DC轉換器例如MAX1722,就適合于此應用中