LED顯示屏振蕩問題研究

　　LED顯示驅動端口振蕩現象

　　驅動芯片的OUT驅動端口，直接與LED燈相連，是驅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，本文將針對某些驅動芯片存在的端口振蕩問題做簡單介紹，并分析其產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，探頭接觸驅動芯片的驅動端口。

　　測試結果

　　市場某主流驅動芯片在干擾較大的模組上(譬如P10靜態等)，出現了端口振蕩現象。

　　SM16016/SM16026在干擾較大板型上，沒有出現振蕩現象

　　某主流IC在干擾較大板型上，出現振蕩現象

　　振蕩的危害

　　端口的振蕩，帶來了諸多危害：

　　顯示效果差

　　芯片內部的恒流反饋環路，在穩定的工作狀態下，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。

　　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、瞬態大電流、持續極高頻的開關會降低LED燈的使用壽命。

　　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，等效內阻發熱，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動芯片。

　　EMI超標

　　持續頻率20MHz的類正弦波，每個驅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。

　　模組電容異響

　　電容響聲往往是由于電容發熱損壞造成。同理于電源電容，端口振蕩會更易造成電容損壞并發出異響。

　　振蕩的原因及防范措施

　　振蕩原因

　　以恒流源驅動芯片應用方案為例解釋OUT端口振蕩現象。

　　系統應用圖(含寄生參數)

　　電感L0、L1……LN是系統電源走線上的寄生電感，電容C0是走線寄生電容。

　　系統電源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上的電流發生變化，因此系統電源走線上的電壓出現紋波。

　　上圖中，OUT端口輸出電流開啟，端口寄生電感L上產生電壓突波，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電源VIN上產生電壓紋波，串聯傳輸至芯片OUT端口。

　　另外，增加驅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， 驅動芯片穩定性：更換穩定性更好的驅動芯片，從源頭上避免振蕩出現。

　　2， 模組走線優化，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。

　　結語

　　由于市面上某些驅動芯片的內部穩定性較差，在板上寄生電感影響下，出現驅動端口振蕩的問題。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。

　　采用穩定性較高的驅動芯片能夠避免出現端口振蕩問題。