更低耗电 制程更简单 如何设计OLED的电源

更低耗电 制程更简单 如何设计OLED的电源

　　OLED 的电源规格需求

　　一般小尺寸的OLED 的电源，需一组正电压(Vdd)输出，与一组负电压(Vss)输入，而电源的架构，可分为数位相机与手机的架构两种。数位相机的电源规格其Vdd电压范围为3V至6V，而Vss电压范围为-7V至-10V。手机的电源规格其Vdd电压范围大约为2.5V，而Vss电压范围为-7V至-10V。而这两种产品的输入电源通常为一颗锂电池，所以电压范围大约为3V至4.2V。

　　数位相机Vdd的解决办法

　　由于数位相机的Vdd电压范围为3V至6V，所以Vdd电源架构应该是Buck/Boost或是Boost的架构。如果一时找不到Buck/Boost架构的电源输出，也可利用非常普遍的Buck架构来设计成Buck/Boost架构。只要利用一组普通的降压电源控制IC，外加一MOSFET及一输出二极体便能设计成Buck/Boost输出，如图1所示。这个稳压器的工作原理是当Lx为高电压时，电感电流随Vin/L的斜率而增加。而Lx为低电压时，电感电流便随(Vout+VD)/L的斜率而减少。输入和输出的电流为断续的方式，它允许输出电压比输入电压更大或者更小。其输出电压是输入电压和周期功率的函数：

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　　以及周期功率算式为：

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　　图1 利用降压电源IC设计成升降压型

　　从上述的式子可得知输出电压与输入电压和周期的关系，想得到较高或较低的输出电压只要控制1/1-D的比值大小即可。设计者也可以直接使用一组Buck/Boost电源IC，来产生所需的电压输出，如图2便是一组直接昇降压的IC。其结合一组升压转换器与线性稳压器来提供可升压也可降压的电压转换器。这个转换器为输出电压以下和超出的输入提供一个稳定的输出电压。它可从1.8V到11V输入范围和预置3.3V或者5V的输出。也能够把这个输出电压使用两个电阻分压从1.25V至5.5V，其效率大致上可高达85%。如果需要的输出电压是在3.5V至4V之间，可以用组合的方式来产生一组升降压的输出，设计者只需要一组升压转换器与一组线性稳压器便行，例如MAX1606升压转换器与MAX8512线性稳压器的组合。

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　　图2 升降压型电源IC

　　如果因为成本的考量，那Charge-Pump的架构正适合低成本的解决方案，其架构可省一电感与一输出二极体，例如MAX1759是以Charge-Pump方式产生一组可升降压的输出电压。而Maxim的独特Change-Pump架构容许输入电压可高于或低于输出电压。尽管它的工作频率高于1.5MHz，一样保持低至50uA的静态供应电流。

　　有些设计者因为考虑到高效率，而选择以升压方式产生一组输入高于输出电压来提高效率，如图3的升压架构，由于需外加MOSFET作切换开关，因此可提供较大的输出功率。如果是因为空间的限制，外加MOSFET开关以及输出二极体就会成为设计者的负担，此时内建MOSFET切换开关与输出二极体的升压DC-DC转换器例如MAX1722，就适合于此应用中，不仅省空间、效能好，更能省成本。

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　　图3 升压型电源转换器

　　手机Vdd的解决办法

　　因此选择以Buck方式提供Vdd所需的电压。如图4便是一组内建MOSFET切换开关的同步降压结构的直流转换器，可提供400mA的输出电流。而且工作频率高达1.2MHz，设计者可选用小尺寸的电感，与输出电容，效率同样高达90%以上。

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　　图4 降压型电源转换器

　　负电压Vss的解决办法

　　介绍OLED的正电压Vdd输出之后，接着介绍OLED的负电Vss输出。就如同前文所叙述，如果设计者临时找不到合适的负电压输出电源IC，亦可使用Buck架构的电源IC。如图5以漂浮接地线架构来产生负电压Vss，其原理为：透过正常的输出，连接在供给电压地线上，迫使转换器的地线稳压而产生一组负电压输出，如果需要不同的输出电压，只要以两颗电阻跨接输出电容作分压至FB点，便能产生设定的输出电压。或是选择一组直接负电压输出，如图6便是一组常用的PWM负电压转换器，其零件少，设计简易，固定频率运作的PWM干扰低，而且MOSFET开关为外加，因此输出功率可随设计者的需求而改变。

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　　图5 MAX1836/MAX1837 Inverter Configuration

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　　图6 Inverter Converter

　　结论

　　OLED虽然为新兴的技术产业，其规格并不是很明确的规范，但是大致上的架构是不变的。根据iSuppli研究显示，显示器由单色转换至彩色的需求带动下，OLED显示器市场预计可在2006年达到10亿美元规模。

　　OLED拥有自发光、超薄、可挠性等特色发挥下，DSC、掌上型游戏机或手机等，都是极大的拓展市场，而技术与行销实力则是一个产业成长的主要因素。在技术上，国内OLED厂商的努力已相当受到肯定，若能进一步提升品牌行销、产品定位上的实力，将能在逐步起飞的OLED产业中立定卓越的地位。

来源：中国电子报