基于开关电源的OLED显示驱动板的设计

鲁浩

【摘要】通过采用开关电源代替LDO，有效的减小了OLED驱动板的体积，降低了OLED显示组件的电流，有效降低了显示组件的功耗及发热

【关键词】开关电源；LDO；OLED

1 引言

有机电激发光二极管（Organic LightEmitting Diode，OLED）由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。OLED由非常薄的有机材料涂层和玻璃基板构成。当有电荷通过时这些有机材料就会发光。由于OLED具有以上特点，近年来，在手持红外设备的显示组件中，OLED已经广泛的取代了原有的CRT显示组件。

2 显示驱动板原理介绍

OLED显示组件由OLED屏及显示驱动板组成，OLED显示屏采用北方光电的SVGA060显示屏，该显示屏具有视频格式自动检测、自动增益控制等特性。输出分辨率为768×576，支持单色或彩色信号。由于显示屏是数字视频接口，而红外热像仪输出的是模拟视频信号，显示驱动板的主要作用是对热像仪输出的视频信号进行AD转换，并提供显示板工作所需的电源及控制串口。

3 基于TPS65053的显示驱动电路电源的改进

原OLED驱动板视频AD采用TI公司的ADV5150，单片机采用SiliconLab公司的C8051F330。电源部分，由于该系统需要5V，3.3V，1.8V3个数字电源，而热像仪给出的输出电源只有5V，原设计中考虑到电源纹波对显示效果的影响，对5V到3.3V和1.8V的转换采用LT公司的微封装LDO——LT1761ES53.3和LT1761ES51.8，显示驱动板的单板电流为70mA左右，加上OLED屏，总电流为100mA左右，一套OLED显示组件的功耗为500mW左右。当今手持设备趋于小型化、低功耗化，这样的功耗是比较大的。因此，考虑采用开关电源来代替LDO，完成5V到3.3V和1.8V的变换，因开关电源的转换效率很高，如TI公司生产的TPS65053，其效率可达92%以上，可有效降低显示组件的功耗。TPS65053内部集成2路开关电源，输入电压最大值为6V，两路DCDC可分别提供1A的驱动能力，集成度高，单片面积小，非常适合显示驱动电路的使用。TPS65053的电源设计如图2所示。

4 电源输出纹波的压制

考虑到输出纹波对显示效果的影响，需设计电路对输出电压的纹波进行压制。受制于驱动板的实际板尺寸（26*26mm），采用输出电容加三端滤波器进行电源滤波，因TPS65053本身的设计原理限制，该电源的输出纹波本身就比较小，而对输入纹波有较大的影响，为防止其影响输入的5V，故在输入端也增加三端滤波器及磁珠，以抑制纹波。

5 实验效果

通过制板实验，使用开关电源的显示驱动电路的单板电流为35mA左右，整套OLED显示组件的总电流降至57mA左右，总功耗为285mW左右，相比于原显示组件，功耗降低了约1/2。因电路设计合理，纹波抑制较为理想，3.3V与1.8V的电源输出纹波均在50mV以下，5V的输入纹波也没有明显的增加，显示效果与原方案无明显区别。因显示组件的功耗大大降低，发热明显减少，OLED的使用寿命得以延长。

目前，该显示组件已应用于某型便携式红外夜视仪和某型红外瞄准具中。红外夜视仪为双目设计，采用新显示组件后，总电流由800mA左右降低到720mA左右，使用时间延长了约10%；而红外瞄准具是单目设计，采用新显示组件后，整机电流由320mA降低到275mA，使用时间延长了约14%，取得了良好的应用效果。

参考文献：

[1]SVGA060.OLED及其复合视频驱动板使用说明书，云南北方光电技术有限公司

[2]张志新.OLED 显示器原理及应用，北京理工大学出版社，2006

[3]曾兴雯.开关电源原理及应用，华中科技大学出版社，2004