Oled面板的功率驅(qū)動電路及驅(qū)動負載的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明用于OLED (有機發(fā)光二極管)面板的功率驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]互聯(lián)是當今的熱門詞語，移動系統(tǒng)和顯示器都需要高效持久的電池續(xù)航，以及更加精煉的BOM (材料清單)，以獲得更薄、更緊湊的形狀。另外，顯示品質(zhì)是一個非常關(guān)鍵的性能特點，即使發(fā)生重負載電流波動、及其造成的相關(guān)大壓降轉(zhuǎn)換，以及來自于配置的直流-直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲，也不能影響顯示品質(zhì)。
[0003]傳統(tǒng)的顯示器采用雙輸出直流-直流驅(qū)動器，其中雙輸出是指ELVDD (正輸出)和ELVSS (負輸出)。雙輸出可以提供相對的電流，電流的絕對值幾乎完全相等，每個顯示面板負載有關(guān)的正、負電壓也非常接近。根據(jù)應(yīng)用的面板尺寸、像素數(shù)、顯示品質(zhì)、采用的工藝流程等，每個面板具有不同的輸出電流和電壓電平。
[0004]直流-直流驅(qū)動器通常包括升壓(步升)、降壓(步降)型直流-直流轉(zhuǎn)換器或LDO(低壓降)穩(wěn)壓器，用于正輸出，還包括反轉(zhuǎn)降壓-升壓(步降和步升)型直流-直流轉(zhuǎn)換器，用于負輸出。雖然由于直流-直流轉(zhuǎn)換器提高了能量效率，長久以來一直使用，但是采用4個開關(guān)(2個為正，2個為負)所帶來的功率消耗會影響驅(qū)動器的整體效率。
[0005]為每個轉(zhuǎn)換器配置4個功率開關(guān)和2個控制器，會提高整體材料清單成本以及解決方案的面積。此外，功率開關(guān)非常昂貴，需要更多的面積以更高效的方式獲得更小的Rds(導(dǎo)通)電阻。必須精細地設(shè)計每個控制器，使其在輕負載或重負載下，甚至跳行或負載突變時，都能穩(wěn)定運行。另外，兩個直流-直流控制器需要兩個昂貴的大型電感器，其開關(guān)操作會帶來開關(guān)噪聲/脈動，并且不同的開關(guān)噪聲會使它們相互干擾。因此，通過雙輸出直流-直流轉(zhuǎn)換器很難獲得良好的顯示品質(zhì)。
[0006]圖1表不一種傳統(tǒng)的使用雙輸出的OLED功率驅(qū)動器100的不意圖,其中升壓轉(zhuǎn)換器提供正輸出，反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器提供負輸出。正轉(zhuǎn)換器(升壓轉(zhuǎn)換器)包括兩個功率開關(guān)S1、S2、一個電感器L1、一個電容器Cl及其控制器POS.CNTRL,以調(diào)制正輸出。負輸出反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器包括兩個功率開關(guān)S3、S4、一個電感器L2、一個電容器C2及其控制器NEG.CNTRL，以調(diào)制負輸出。OLED目標負載OLED PNL包括OLED (有機發(fā)光二極管)，用在TFT、電容器等照明和控制電路中，用于控制OLED電流Ιο。
[0007]圖2表示在圖1所示的傳統(tǒng)的OLED功率驅(qū)動器100中功率流路徑的示意圖。功率流功率通常是指:
Pl:正轉(zhuǎn)換器的接通時間路徑；
P2:正轉(zhuǎn)換器的斷開時間路徑；
P3:負轉(zhuǎn)換器的接通時間路徑；
P4:負轉(zhuǎn)換器的斷開時間路徑；
P5:負載電流路徑；
P6:控制電路用于驅(qū)動OLED的電流路徑。
[0008]Pl和P3表示接通時間路徑，以調(diào)制正、負直流-直流轉(zhuǎn)換器的每個輸出端，P2和P4為斷開時間路徑。每個電感器L1、L2在Pl和P3時間中存儲的能量，在進行路徑P2和P4時，被轉(zhuǎn)移到OLED面板上。所轉(zhuǎn)移的能量還為每個輸出電容器Cl、C2充電。OLED面板中所需的輸出電流1由電感器L1、L2和輸出電容器Cl、C2提供，正直流-直流轉(zhuǎn)換器上大多數(shù)的輸出電流都流至負直流-直流轉(zhuǎn)換器，通過路徑P5，從VO+ (或ELVDD)至VO-(或ELVSS )。用于控制OLED面板內(nèi)部電路的小電流通過路徑P6，流經(jīng)參考接地端。
[0009]圖1所示的傳統(tǒng)的功率驅(qū)動器的主要不足包括顯示品質(zhì)受損、效率低下、成本和材料清單增加等。
[0010]接地彈跳:負轉(zhuǎn)換器(反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器)的運行獨立于負轉(zhuǎn)換器(升壓轉(zhuǎn)換器)。它們的開關(guān)頻率并不同步，它們的工作模式(接通時間)也不同。由于缺乏同步性，流經(jīng)路徑P2和P4之間的電流不同，會使接地寄生電阻Rpg產(chǎn)生很大的接地彈跳噪聲電壓。寄生電阻和電感，會使帶有脈沖波形的電流差產(chǎn)生很大的接地彈跳電壓。這種噪聲使顯示品質(zhì)受損。
[0011]正輸出的性能受限:正輸出對顯示品質(zhì)的影響較大，其分辨率及精度指標比負輸出更加嚴格。然而，由于使用開關(guān)型直流-直流轉(zhuǎn)換器的傳統(tǒng)正輸出通過其開關(guān)頻率(fsw)具有有限的帶寬，通過電容器具有脈動、10、fsw等這些局限條件導(dǎo)致開關(guān)型直流-直流轉(zhuǎn)換器的分辨率和精確性都低于類似于線性穩(wěn)壓器的直線型直流-直流轉(zhuǎn)換器。
[0012]干擾:單片集成電路或PCB中的寄生操作引起的兩個直流-直流轉(zhuǎn)換器之間的干擾或串擾，是顯示品質(zhì)的一個很大的問題。尤其是在輕型負載的情況下，當每個轉(zhuǎn)換器都在不同模式下工作時，或者突然發(fā)生線型或負載瞬變時，這種問題將更加嚴重。一般來說，人類的眼睛在昏暗的燈光下可以分辨明暗差別的陰影。也就是說，干擾問題通常出現(xiàn)在輕型負載(昏暗的燈光)的地方。
[0013]元件的數(shù)量:如圖1所示，至少需要4個功率開關(guān)、2個電感器、2個電容器(4個電容器包括2個輸入電容器)以及2個控制器調(diào)制正和負輸出。
[0014]功率損耗較大:圖1表示需要功率開關(guān)的數(shù)量,功率開關(guān)的傳導(dǎo)以及開關(guān)功率損耗會產(chǎn)生較大的功率損耗。小傳導(dǎo)損耗的大尺寸功率開關(guān)，增大了開關(guān)損耗和成本。而且兩個大型電感器增大了成本和功率損耗。
[0015]巧妙的補償:使用兩個控制器要求復(fù)制反饋和補償電路，以便它們各自穩(wěn)定的運行。
[0016]成本:由于上述不足，用于使用雙輸出轉(zhuǎn)換器的OLED面板的傳統(tǒng)功率驅(qū)動器，效率更低而且更加昂貴。
[0017]因此，必須提出一種經(jīng)濟、緊湊的驅(qū)動器，這種驅(qū)動器效率更高，具有更出色的電源管理能力，開關(guān)操作對顯示品質(zhì)的影響也更小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的一些目標旨在改善以下原有技術(shù)中的一個或多個問題:
本發(fā)明的一個目標在于為OLED面板提供一種高效的功率驅(qū)動器。
[0019]本發(fā)明的另一目標在于為OLED面板提供一種可靠的功率驅(qū)動器。
[0020]本發(fā)明的另一目標在于為OLED面板提供一種節(jié)省成本的功率驅(qū)動器。
[0021]本發(fā)明的另一目標在于為OLED面板提供一種功率驅(qū)動器，其結(jié)構(gòu)含有相對較少的元件，需要較微型的材料清單。
[0022]本發(fā)明的另一目標在于為OLED面板提供一種緊湊的功率驅(qū)動器。
[0023]本發(fā)明的還有一個目標在于為OLED面板提供一種功率驅(qū)動器，開關(guān)操作對顯示品質(zhì)廣生最小的影響。
[0024]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種用于具有第一端和第二端的OLED (有機發(fā)光二極管)面板負載的驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路包括:
一個直流電源的源極，連接到第一節(jié)點，還連接到負載的第一端；
一個第一反相降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器，用于接收輸入直流電壓，并且提供調(diào)制的直流輸出電壓，驅(qū)動負載，第一反相降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器包括一個第一開關(guān)，耦合在第一節(jié)點和第二節(jié)點之間；一個電感器，耦合在第二節(jié)點和系統(tǒng)接地端之間；一個第二開關(guān)，耦合在第二節(jié)點和負載的第二端之間；以及一個第一電容器，稱合在負載的第一端和第二端之間；
一個第一控制電路，耦合到第一反相降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器上，第一控制電路用于控制第一開關(guān)和第二開關(guān)的切換時間；以及
一個第一直流_直流轉(zhuǎn)換器，包括一個第二電容器及其相關(guān)的第二控制電路，第一直流-直流轉(zhuǎn)換器用于為第一控制電路和第二控制電路產(chǎn)生參考接地端，還用于在第二電容器上產(chǎn)生正電壓。
[0025]另外，驅(qū)動電路包括一個第二直流-直流轉(zhuǎn)換器，用于提供到負載的偏置功率，第二直流-直流轉(zhuǎn)換器從一組轉(zhuǎn)換器中選擇，包括線性穩(wěn)壓器、耦合到緩沖放大器上的線性穩(wěn)壓器以及第二反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器等。
[0026]第一開關(guān)和第二開關(guān)可以從一組半導(dǎo)體器件中選擇，包括M0SFETs、BJTs和IGBTs
坐寸ο
[0027]第一直流-直流轉(zhuǎn)換器可以從一組轉(zhuǎn)換器中選擇，包括線性穩(wěn)壓器、耦合到緩沖放大器上的線性穩(wěn)壓器以及第二反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，包括從M0SFETs、BJTs和IGBTs構(gòu)成的一組半導(dǎo)體器件中選擇。
[0028]該電路至少含有一個分立元件，用于每個零件的集成電路(IC)或單片集成電路。
[0029]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于固態(tài)照明負載的驅(qū)動電路，含有三個端口，并且接收輸入直流電源，該驅(qū)動電路包括:
一個第二反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，用于將輸入直流電壓作為其參考電壓，提供調(diào)制直流輸出電壓，驅(qū)動兩個負載端之間的負載；以及
一個第三直流-直流轉(zhuǎn)換器-正常升壓轉(zhuǎn)換器，在第三端可以為負載提供高于輸入直流電壓的偏置功率。
[0030]第二直流-直流轉(zhuǎn)換器從一組轉(zhuǎn)換器中選擇，包括線性穩(wěn)壓器、耦合到緩沖放大器上的線性穩(wěn)壓器以及第二反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器等。
[0031]由第三直流-直流轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的開關(guān)可以從一組半導(dǎo)體器件中選擇，包括MOSFETs、BJTs 和 IGBTs 等。
[0032]該電路至少含有一個