AM—OLED驱动控制芯片的测试电路设计

高艳丽+郭锐

摘要：文章从分析AM-OLED驱动控制芯片的测试需求和芯片结构出发，提出了一种针对该驱动芯片的测试电路设计方案。该方案采用对芯片内的多个功能模块进行隔离，保证了各个模块有较高的测试独立性。考虑到内置SKAM的特殊性，采用FPGA可编程测试，提高了测试的灵活性，大大提高了Source Driver測试的可控性，减少了测试管脚数目，节约了测试成本。

关键词：AM-OLED：驱动芯片：FPGA

1概述

AM-OLED显示驱动芯片是AM-OLED平板显示屏的关重件，具有重要经济价值。显示驱动芯片内部集成了行列驱动电路、图像SRAM、电荷泵、LDO、伽马校正和多种输入输出接口。内置图像SRAM最高可支持到WVGA分辨率，可显示16.77兆色的显示屏；片内的低功耗电源管理技术增强了手持设备的电池续航能力。该芯片具有高集成度、低成本、低功耗的特点，可运用于中小尺寸AM-OLED显示屏模块，包括智能手机、数码相机等电子产品。

本文通过分析AM-OLED驱动控制芯片的测试需求，并结合该芯片的多功能模块结构特点，提出了一种AM-OLED驱动芯片的测试电路设计方案。该方案对AM-OLED驱动控制芯片的各项指标测试非常有效。该文的研究成果已经应用于我们研发的AM-OLED驱动控制芯片彩屏手机中。

2需求分析

图1所示为AM-OLED驱动控制芯片的组成框图。GateDriver行驱动、Source Driver列驱动分别用来驱动AM-OLED的行和列。电源模块由三个电荷泵、两个LDO以及一个上电检测电源组成，用来向伽马校正、行驱动、列驱动以及SRAM模块提供所需要的驱动电压。内置SRAM用来存储需要显示的图像数据。OSC振荡器主要是作为片内时钟源，可以通过倍频、分频、调整占空比等方式，结合各需求模块的具体需求，产生高精度的时钟频率。数字控制模块由Command decoder和TCON模块组成，主要实现1）不同分辨率显示，2）不同显示模式显示，3）低功耗模式控制，4）不同控制和数据接口兼容5）行列驱动电路控制以及伽马校正，6）接口译码功能。使各模块能协调按序工作。

针对以上驱动芯片，需要对他的各项功能模块和整体性能进行有指标的测试，常用测试项目如下：

1）电源模块测试，测定芯片内基准、电荷泵、LDO等电源的电压、电流指标要求。

2）联动测试，包括上电，启动复位、省电、睡眠等各模式之间的切换。

3）动态电流和平均电流测试，用于统计芯片的平均功耗和瞬时功耗。

4）列驱动Source Driver输出固定电平测试、建立时间、DNL、INL、DVO测试。

5）通过SPI口对集成在芯片内的SRAM进行测试，测试基本的存储功能是否正确。

6）伽马电路测试，需要分步进行，先对其内部各个模拟电路进行测试，确定参考电压产生是否正确，然后再和列驱动连接进行联合测试。比对显示效果，可调整电压误差范围。

7）

数字控制模块的测试，主要在接口之间的兼容，可在线调试，寄存器可配等特点来提高芯片的可测试性。

3测试方案

针对以32AM-OLED驱动控制芯片的结构特点，下面给出了一种测试电路的设计方案。为了提高各个功能模块的可观测性和可控制性，以便全方位验证芯片的总体性能指标提供电路结构支持。图2是AM-OLED驱动控制芯片测试系统框图。主要有屏、驱动芯片、FPC软板、电源板、FPGA板组成。其中屏和驱动芯片以实际应用为出发点，在测试阶段已经焊接在一起，有了屏就可以直观显示有关行列的驱动和使能（排除屏上坏点），同时对于芯片的Gamma校正，色阶等可以直观显示，并且可以在线调试变化过程；然后屏和显示控制系统通过FPC软板连接，在软板上预留屏电压和控制信号测试点；电源模块实现屏上的行和列提供显示驱动电压，以及驱动芯片电源总输入；FPGA板是整个测试电路的控制核心，设计和存储一些特定的显示效果图像。

4具体电路

测试的电路结构是在上面所介绍的芯片结构的基础上，参考其测试需求而设计的，其重点是电源板和FPGA板，一个提供整个测试系统的电源流，为各功能模块提供充足的各种阈值的需求，同时预留测试点以监测驱动芯片的各项交直流参数指标。另一个是提供测试系统的控制和数据流，控制各个功能模块的动作，并且可以独立制作特定的显示数据，以验证驱动芯片的显示效果。

首先是电源板，如图3所示，系统的电源分四部分：第一部分是FPGA系统所需的多路电源管理VIN+5V，由TPS5450产生，第二部分，驱动芯片输入电压，由LDO降压后产生核电压和10电压VDDAB、VDDI；第三部分是AM-OLED需要的正负的高电压，ELVDD、ELVSS，都由TPS5450产生，TPS5450的特点是根据外围电感的接法不同，既可以产生正电压，也可以产生负电压，第四部分，电平转换电源所需电压通过TPS65131实现，其中AM-OLED的RGB行列供电的电源要在4.6V到6.5V之间可调，使用宽范围的电位器来灵活调节。

然后是FPGA控制板如图4所示，验证过程中使用的FPGA验证平台的核心控制器FPGA采用xinlinc公司spartan6系列的TQG144芯片，SPI FLASH选用W25Q32V，预留视频源扩展口，兼容sD卡视频播放模式，FPGA的调试接口和扩展接口使用40芯的柔性线路板实现，FPGA和AM-OLED屏之间通过60芯的FHl6系列连接器实现时序控制。在本设计中，使用Spartan6系列的TQG144芯片主要原因是它拥有逻辑单元多、片内存储容量大、低功耗、低价位等特点。接口种类齐全，便于实现多种视频数据格式间的转换。数字锁相环动态可配置，可以实现时钟的倍频、分频及相位锁定，为整个测试系统提供充足的时钟资源。另外FPGA得JTAG在线调试接口，为AM-OLED驱动控制芯片寄存器得配置提供了方便，并且支持多种显示格式和转换功能，为AM-OLED驱动控制芯片的各项功能验证提供了足够的资源。

5结束语

本文所提出的结构设计方案可以对AM-OLED驱动控制芯片的常规和特殊测试项目提供有效的电路结构支持。并且支持多种接口协议，将满足各种协议的数据在本测试系统方案中实现归一化显示。此外AM-OLED显示驱动控制芯片属于高压器件，所以系统电源方案能够满足多个不同的电源电压需求。作为一个复杂的控制系统，亦可通过FPGA实现不同模块的协同工作。测试结果表明，本文所设计的AM-OLED驱动芯片的图像稳定、色彩艳丽、对比度高。不仅说明我们的芯片的各项性能指标达到要求。而且表示本测试方案能够充分满足测试芯片的各项功能需求。