LED顯示屏振蕩問題研究

對(duì)驅(qū)動(dòng)芯片有更深入的認(rèn)識(shí)，可以使我們LED顯示屏的性能及壽命有更清晰的評(píng)估?，F(xiàn)在，越來越多的屏廠工程師，在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)芯片導(dǎo)入時(shí)，開始關(guān)注芯片本身的工作環(huán)境及工作方式。譬如，驅(qū)動(dòng)電流的一致性，REXT電壓的一致性，芯片VDD尖峰，驅(qū)動(dòng)端口的波形等等。 　　LED顯示驅(qū)動(dòng)端口振蕩現(xiàn)象 　　驅(qū)動(dòng)芯片的OUT驅(qū)動(dòng)端口，直接與LED燈相連，是驅(qū)動(dòng)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(duì)某些驅(qū)動(dòng)芯片存在的端口振蕩問題做簡單介紹，并分析其產(chǎn)生的原因及改善方式。 　　測(cè)試方法 　　電源為5V40A電源，帶單個(gè)模組。模組正常點(diǎn)亮，用示波器探頭，接地端連接模組地線接入口，探頭接觸驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)端口。 　　測(cè)試結(jié)果 　　市場某主流驅(qū)動(dòng)芯片在干擾較大的模組上(譬如P10靜態(tài)等)，出現(xiàn)了端口振蕩現(xiàn)象。 　　SM16016/SM16026在干擾較大板型上，沒有出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象 　　某主流IC在干擾較大板型上，出現(xiàn)振蕩現(xiàn)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(nèi)部的恒流反饋環(huán)路，在穩(wěn)定的工作狀態(tài)下，才能達(dá)到理想的恒流效果。端口振蕩，芯片無法達(dá)到恒流。更需說明的是，此類易振蕩的芯片，在低灰時(shí)，仍然會(huì)有振蕩發(fā)生，嚴(yán)重影響低灰效果。對(duì)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(fù)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(tài)大電流、持續(xù)極高頻的開關(guān)會(huì)降低LED燈的使用壽命。 　　電源波動(dòng)大，降低電源壽命 　　如果5V40A電源滿負(fù)載工作，即40A電流負(fù)載，那么對(duì)于電源來講，電流變化將是安培級(jí)電流在20MHz左右持續(xù)振蕩。直流電源輸出端電容，在較高頻率的大電流波動(dòng)下，等效內(nèi)阻發(fā)熱，降低壽命，進(jìn)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(qū)動(dòng)芯片。 　　EMI超標(biāo) 　　持續(xù)頻率20MHz的類正弦波，每個(gè)驅(qū)動(dòng)端口的電流變化在0mA到40mA左右，電源則是安培級(jí)電流在20MHz左右持續(xù)振蕩。這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)箱體，在20MHz左右頻率點(diǎn)上的dBuV值疊加，最終導(dǎo)致EMI在該頻率點(diǎn)易超標(biāo)準(zhǔn)。 　　模組電容異響 　　電容響聲往往是由于電容發(fā)熱損壞造成。同理于電源電容，端口振蕩會(huì)更易造成電容損壞并發(fā)出異響。 　　振蕩的原因及防范措施 　　振蕩原因 　　以恒流源驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)用方案為例解釋OUT端口振蕩現(xiàn)象。 　　系統(tǒng)應(yīng)用圖(含寄生參數(shù)) 　　電感L0、L1……LN是系統(tǒng)電源走線上的寄生電感，電容C0是走線寄生電容。 　　系統(tǒng)電源VIN上電時(shí)，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(fā)生變化，因此系統(tǒng)電源走線上的電壓出現(xiàn)紋波。 　　上圖中，OUT端口輸出電流開啟，端口寄生電感L上產(chǎn)生電壓突波，同時(shí)電源VIN存在電壓紋波，因此芯片OUT端口出現(xiàn)較大幅度的電壓紋波。 　　LED顯示屏上所有的LED燈同時(shí)被點(diǎn)亮，即屏上所有驅(qū)動(dòng)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(chǎn)生OUT端口電壓紋波;2)各條電源或者地線上的寄生電感導(dǎo)致系統(tǒng)電源VIN上產(chǎn)生電壓紋波，串聯(lián)傳輸至芯片OUT端口。 　　另外，增加驅(qū)動(dòng)端口響應(yīng)時(shí)間的做法，會(huì)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(qū)動(dòng)芯片穩(wěn)定性：更換穩(wěn)定性更好的驅(qū)動(dòng)芯片，從源頭上避免振蕩出現(xiàn)。 　　2， 模組走線優(yōu)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(huì)帶來成本的增加。 　　結(jié)語 　　由于市面上某些驅(qū)動(dòng)芯片的內(nèi)部穩(wěn)定性較差，在板上寄生電感影響下，出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端口振蕩的問題。這樣會(huì)導(dǎo)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(wěn)定性較高的驅(qū)動(dòng)芯片能夠避免出現(xiàn)端口振蕩問題。