LCD顯示屏的器件選擇和驅動電路設計

器件選擇

1. LDO選擇。由于手機、PDA、數碼相機和視屏游戲機消費產品都是以電池為電源,隨著使用時間的增長,電源電壓逐漸下降,LCD驅動IC需要一個穩定的工作電壓,因此設計電路時通常由一個LDO提供一個穩定的2.8V或3.0V電壓。LCM將安裝在手機的上方,與手機的射頻靠得很近,為了防止干擾,必須選用低噪音的LDO,如LP2985、AAT3215。

2. 白光LED。按背光源的設計要求,需要前降電壓(VF)和前降電流(IF)小、亮度高(500-1800mcd)的白光LED。以手機LCM為例,目前都使用3-4顆白光LED,隨著LED的亮度增加和手機廠商要求降低成本和功耗,預計到2004年中LCM都會選用2顆高亮度白光LED(1200-2000mcd),PDA和智能手機由于LCD屏較大會按需要使用4-8顆白光LED。NACW215/NSCW335和EL 99-21/215UCW/TR8是自帶反射鏡的白光LED,EL系列其亮度分為T、S、R三個等級,T為720-1000mcd,S為500-720mcd,都是在手機LCD背光適用之列。

LED驅動電路設計

白光LED的驅動需要供給恒定的電壓或恒定的電流,而手機電源一開始工作后,其電壓就開始往下降,因而需要升壓器件升壓、穩壓。為了減少升壓器件的工作頻率對手機射頻的影響,一般選用以電容器為電能傳遞中間體的電容式電荷泵,而以電感器為電能傳遞中間體的升壓器能輸出較高電壓。

電容式電荷泵的效率按其升壓方法分倍頻和分數倍頻二種,前者效率約90%,后者效率約93-95%;電感式升壓器效率約83-85%。電容式電荷泵按其輸出分恒壓輸出、恒流輸出,按其對LED驅動的方法分并聯恒壓驅動、單個恒流驅動和串聯恒流驅動。電感式升壓器都是恒流輸出,輸出電壓較高,對LED串聯驅動。

倍頻升壓的電容式電荷泵如AAT3110,5V恒壓輸出,最大電流120mA,并聯驅動LED,如圖3所示。

分數倍頻升壓的電容式電荷泵如AAT3113,有4-6路恒流輸出,每路能輸出20mA電流,單個恒流驅動LED,具有32級調光功能。AAT3134將輸出DAC模塊分成二塊,其輸出可分別驅動雙屏顯示的大小LCM模塊。

NCP5009是帶光敏傳感器的背光LED驅動升壓器,適用于自動調光的高檔手機LCM,對LED串聯驅動。LM2704是可恒流驅動4顆串聯LED、PWM調光的背光LED驅動升壓器。

新型的電荷泵、升壓器輸出端都內置MOSFET,可動態地調整負載內阻,省卻為平衡由于LED內阻不一致需要外加的勻流電阻。開關工作頻率高的電容式電荷泵其所需的濾波電容器容量小,對RF的干擾也小。

電容器最好選擇陶瓷電容器,因為陶瓷電容器無極性并具有較低的等效串聯電阻(ESR),典型值小于100mΩ。陶瓷電容器的等效串聯電阻值、電介質材料優劣、電容值的大小對輸出紋波有重大影響。X7R電容器電介質是最好的,成本略高;X5R電容器電介質居中上,可以選用;Y5V電介質較差,不推薦選用。