基于開關電源的OLED顯示驅動板的設計

魯浩

【摘要】通過采用開關電源代替LDO，有效的減小了OLED驅動板的體積，降低了OLED顯示組件的電流，有效降低了顯示組件的功耗及發熱

【關鍵詞】開關電源；LDO；OLED

1 引言

有機電激發光二極管（Organic LightEmitting Diode，OLED）由于同時具備自發光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構造及制程較簡單等優異特性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術。OLED由非常薄的有機材料涂層和玻璃基板構成。當有電荷通過時這些有機材料就會發光。由于OLED具有以上特點，近年來，在手持紅外設備的顯示組件中，OLED已經廣泛的取代了原有的CRT顯示組件。

2 顯示驅動板原理介紹

OLED顯示組件由OLED屏及顯示驅動板組成，OLED顯示屏采用北方光電的SVGA060顯示屏，該顯示屏具有視頻格式自動檢測、自動增益控制等特性。輸出分辨率為768×576，支持單色或彩色信號。由于顯示屏是數字視頻接口，而紅外熱像儀輸出的是模擬視頻信號，顯示驅動板的主要作用是對熱像儀輸出的視頻信號進行AD轉換，并提供顯示板工作所需的電源及控制串口。

3 基于TPS65053的顯示驅動電路電源的改進

原OLED驅動板視頻AD采用TI公司的ADV5150，單片機采用SiliconLab公司的C8051F330。電源部分，由于該系統需要5V，3.3V，1.8V3個數字電源，而熱像儀給出的輸出電源只有5V，原設計中考慮到電源紋波對顯示效果的影響，對5V到3.3V和1.8V的轉換采用LT公司的微封裝LDO——LT1761ES53.3和LT1761ES51.8，顯示驅動板的單板電流為70mA左右，加上OLED屏，總電流為100mA左右，一套OLED顯示組件的功耗為500mW左右。當今手持設備趨于小型化、低功耗化，這樣的功耗是比較大的。因此，考慮采用開關電源來代替LDO，完成5V到3.3V和1.8V的變換，因開關電源的轉換效率很高，如TI公司生產的TPS65053，其效率可達92%以上，可有效降低顯示組件的功耗。TPS65053內部集成2路開關電源，輸入電壓最大值為6V，兩路DCDC可分別提供1A的驅動能力，集成度高，單片面積小，非常適合顯示驅動電路的使用。TPS65053的電源設計如圖2所示。

4 電源輸出紋波的壓制

考慮到輸出紋波對顯示效果的影響，需設計電路對輸出電壓的紋波進行壓制。受制于驅動板的實際板尺寸（26*26mm），采用輸出電容加三端濾波器進行電源濾波，因TPS65053本身的設計原理限制，該電源的輸出紋波本身就比較小，而對輸入紋波有較大的影響，為防止其影響輸入的5V，故在輸入端也增加三端濾波器及磁珠，以抑制紋波。

5 實驗效果

通過制板實驗，使用開關電源的顯示驅動電路的單板電流為35mA左右，整套OLED顯示組件的總電流降至57mA左右，總功耗為285mW左右，相比于原顯示組件，功耗降低了約1/2。因電路設計合理，紋波抑制較為理想，3.3V與1.8V的電源輸出紋波均在50mV以下，5V的輸入紋波也沒有明顯的增加，顯示效果與原方案無明顯區別。因顯示組件的功耗大大降低，發熱明顯減少，OLED的使用壽命得以延長。

目前，該顯示組件已應用于某型便攜式紅外夜視儀和某型紅外瞄準具中。紅外夜視儀為雙目設計，采用新顯示組件后，總電流由800mA左右降低到720mA左右，使用時間延長了約10%；而紅外瞄準具是單目設計，采用新顯示組件后，整機電流由320mA降低到275mA，使用時間延長了約14%，取得了良好的應用效果。

參考文獻：

[1]SVGA060.OLED及其復合視頻驅動板使用說明書，云南北方光電技術有限公司

[2]張志新.OLED 顯示器原理及應用，北京理工大學出版社，2006

[3]曾興雯.開關電源原理及應用，華中科技大學出版社，2004