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Display OLED di tecniche efficaci per l'alimentazione passiva nei palmari

Edit: Fiammata Display Technology Co., Ltd      Date: Oct 28, 2015

【R & D dipartimento di Blaze Display】 Tecniche per la riduzione del consumo di energia e la dissipazione in dispositivi portatili e mobili utilizzando schermi LED organici.

Diodi luminosi organici sono una tecnologia emergente che è destinata a rivoluzionare Visualizza, che offre una serie di vantaggi rispetto ai Monitor LCD. Questi includono la facilità di fabbricazione, tempi di risposta, gli angoli di visione più ampi, basso consumo energetico e immagini più luminose / alto contrasto. Inoltre, gli OLED sono emissivi, che richiedono senza retroilluminazione. Questo non solo consente di risparmiare energia, ma crea display 1mm di spessore.

Simile a LCDs, che display OLED Vieni in configurazioni a matrice attiva passiva-matrice e . Con matrice passiva, il display è collegato come una griglia di diodi, ogni diodo composto da un singolo pixel OLED . Le righe della griglia si accendono uno alla volta utilizzando circuiti di azionamento esterno.

Al contrario, a matrice attiva display includono transistor all'interno del display che permettono pixel ad essere continuamente illuminata. Tuttavia, a differenza dei LCD, OLED sono basati su corrente. Questo aumenta la complessità del design a matrice attiva, aumentando così la popolarità dei disegni di matrice passiva. Questi PMOLEDs sono utilizzati in varie applicazioni tra cui telefoni cellulari, stereo per auto, lettori MP3 e altri prodotti di consumo.

Potenza fino
Poiché molti OLED visualizza oggi sono utilizzati in applicazioni portatili, consumo di energia è estremamente importante. Qualsiasi potenza IC deve essere progettato per operare con la massima efficienza e per risparmiare quanta più energia possibile per massimizzare la durata della batteria, soprattutto quando il display non funziona.

Il requisito di alimentazione per display OLED è dipende da diversi fattori. Come il display è corrente-driven, il requisito di corrente di picco è dipenda dal numero totale di pixel che devono essere illuminati in una sola volta e la corrente massima che possono essere guidati.

Ulteriori corrente viene consumata anche dall'elettronica di unità di visualizzazione. La tensione richiesta dipende la caduta in avanti dei diodi, la caduta attraverso interconnessioni all'interno del display (che tende ad essere abbastanza resistivo) e ogni goccia necessario nei display driver (nella figura 1, sotto).

Figura 1. La tensione richiesta dipende la caduta in avanti dei diodi, attraverso interconnessioni all'interno del display e nei display driver

In tale applicazione, la tensione massima necessaria è data da

Vin= Vdiodo + Idiodo * (Rcol + Rriga) + Vcd + Vrd (equazione 1),

dove Vdiode è caduta in avanti del diodo, hodiodo è corrente nel diodo, Rcol è la resistenza della connessione colonna,riga di R è la resistenza del metallo riga, Vcd è l'overhead necessario nel driver della colonna e Vrd è l'overhead necessario nel driver della riga.

In un'applicazione tipica, Vin sarà intorno a 20V. La corrente di picco è dato da

Idiode * Xpixels + Icd + Ird                                        (Equation 2),

dove hodiodo è la corrente nel diodo, Xpixel è il numero di pixel acceso in una sola volta, hocd è il rifornimento corrente per il driver di colonna erd è il rifornimento corrente per il driver di riga.

Risparmio energetico
Apparecchi portatili con monitor LCD, retroilluminazione si spegne dopo un certo periodo di inattività. Pochi secondi dopo, display è completamente spento. Al contrario, con display OLED, non ci sono nessun retroilluminazione, quindi il display in genere si attenua dopo un periodo di inattività e poi si spegne qualche tempo dopo.  Equazione 1 sopra Mostra che, se la corrente viene ridotta nel display, è ridotto anche la tensione massima necessaria.

In una tipica applicazione dove la tensione di alimentazione è costante, questa tensione supplementare verrà eliminata attraverso il driver di colonna, che porta a dissipazione di potenza supplementare e spreco di energia. Riducendo la tensione di alimentazione, questa energia non viene dissipata nel driver della colonna e l'efficienza del sistema è migliorata.

Diversi dispositivi sono ormai prossimi al mercato in particolare per l'alimentazione PMOLED Visualizza in applicazioni portatili. Un convertitore boost molto efficiente in grado di operare le tensioni di batteria utilizzati in applicazioni portatili o dai rifornimenti pre-regolati all'interno del dispositivo deve essere dotato il dispositivo ideale per questa applicazione.

Caratteristiche come la disconnessione del carico di uscita e bassa corrente di standby sono anche importanti per ridurre il consumo della batteria quando il display non si illumina. Il dispositivo ideale anche richiede pochi componenti esterni e dimensioni del pacco piccolo per ridurre al minimo la dimensione di soluzione in oggi$ $$ s compact dispositivi palmari.

Convertitore boost
La Spinta utilizzata dovrebbe operare da 2.4 v a 5.5 v fornisce. Questo copre l'intero intervallo di input dello Li-ione di e fornisce anche operazione da pre-regolata 3V o 5V rotaie. Tensioni di uscita richiesti in questo tipo di applicazione possono variare da 12V a 25V.

La progettazione di circuiti integrati di potenza ottimale integrerà anche la Spinta FET e diodo dello Schottky, riducendo la necessità di componenti esterni. Un 1.2 a FET generalmente supporta tensioni di uscita fino a 28V con efficienze fino al 90 per cento.

Per un funzionamento ottimale del circuito boost selezione componente corretto è molto importante. I componenti principali da considerare sono l'induttore e condensatore, che influenza la stabilità del ciclo di controllo di impulso di uscita. Alcuni convertitori boost utilizzano compensazione esterna che richiede anche la corretta scelta dei componenti di compensazione. Un'alternativa è la rete di compensazione interna.

Tali disegni richiedono i valori di condensatore induttore e del di essere in un determinato intervallo, e solitamente sono presenti tavoli nel foglio dati per facilitare la selezione dei componenti. Il valore dell'induttore influisce anche sulle dimensioni di induttore. Si consiglia vivamente l'uso di un dispositivo progettato per funzionare con induttori à partir ¼H 3,3 per componente di piccole dimensioni. Tuttavia, valori di induttanza bassa possono causare al dispositivo di funzionare in modo discontinuo, che può portare a ripple di uscita superiore.

Preferibilmente, un valore deve essere scelto di mantenere continuo modalità di funzionamento. L'induttore scelto deve essere selezionata per gestire il picco e media correnti necessari per l'applicazione. Tali valori sono indicati con le seguenti equazioni:

dove IL è il ripple di corrente picco-picco induttore nella A, L è il valore dell'induttore in H e Fosc è la frequenza di commutazione.

Il condensatore di uscita dovrebbe essere scelto per mantenere un funzionamento stabile del ciclo boost. Valori più alti del condensatore di uscita forniscono più basso ripple della tensione di uscita. È fatta selezione basata sul trade-off di ripple e componente totali/costo.

Il condensatore di ingresso lato viene utilizzato per fornire l'isolato di corrente con alimentazione dalle correnti di commutazione attraverso la resistenza. Per questa applicazione, sono raccomandati i valori dell'intervallo di 10-15 ¼F.

Doppia uscita tensione
Come descritto in precedenza, risparmi energetici significativi possono essere ottenuta riducendo la tensione di uscita quando l' OLED è gestito in modalità dim. La migliore scelta di IC di potere per il potere OLED dovrebbe pertanto includere la circuiteria per eseguire questa funzione.

Questo viene implementato utilizzando due percorsi separati feedback che possono essere selezionati mediante l'uso di un semplice ingresso logico. In questo modo molto semplice supporto della Bright-Dim-Off risparmio di tecnica utilizzata con PMOLEDs.

La tensione di uscita viene impostata utilizzando un partitore collegate con il pin di uscita, per la spina di riferimento di feedback. Questa tensione di retroazione viene confrontata con un riferimento internamente set per controllare la tensione di uscita. La precisione della tensione di uscita dipende dalla precisione del riferimento feedback e i valori di resistenza utilizzati nella rete di risposte.

Una tensione di retroazione tipico è impostata su 1.15 v, ± 2%. Quando il pin seleziona (sel) è impostato basso, il pin di feedback FB0 viene confrontato con il riferimento e il pin FB1 è collegato a terra per fornire un riferimento di terra di feedback. Quando sel è alta, FB1 viene utilizzato come riferimento e FB0 impostato a GND. La tensione di uscita è calcolata come

Vout = (R1 + R2) / R2 * Vfb quando sel = 0, e
Vout = (R1 + R3) / R3 * Vfb quando sel = 1.

Rilevamento dei guasti
È anche utile integrare un numero di circuiti di protezione per garantire che i componenti esterni e IC sono protetti. Queste caratteristiche dovrebbero includere le seguenti operazioni:

1) Blocco sottotensione.  Assicura che il dispositivo funziona solo quando la tensione di ingresso è superiore al minimo richiesto per il corretto funzionamento;

2) protezione da sovracorrente. Controlla le correnti di commutazione e limita questi alla massima consentita con il dispositivo;

3) blocco di sovratensione. Consente di interrompere il funzionamento se la tensione di uscita supera il massimo consentito per il dispositivo;

4) protezione da sovratemperatura. Genera un arresto quando la temperatura del die supera un massimo preimpostato.

In apparecchiature portatili, orologio rumore e area interattiva sono motivo di grande preoccupazione. La possibilità di sincronizzare un dispositivo di commutazione per un clock esterno permette al progettista di prodotto per ridurre questi problemi bloccando tutti gli orologi di una singola frequenza.

Per applicazioni dove questo non è una preoccupazione, il potere dovrebbe anche essere capace di sé clocking. Elevate frequenze di clock nella gamma di 1MHz in genere offrono le migliori efficienze offrendo dimensione piccola componente.

Un IC efficace sarà in grado di auto clock a 1MHz e può essere facilmente sincronizzato su un clock esterno tra 600kHz e 1,4 MHz solo collegando quell'orologio a un pin di ingresso di sincronizzazione.

Softstart controllo
Un IC di potenza al primo avvio di funzionamento la corrente necessaria per caricare il condensatore nel sistema è in grado di produrre significativi requisiti di corrente di ingresso. Se questa corrente è troppo alta, possa rilasciare la tensione della batteria, che conduce ai dispositivi nel sistema entrano reset o assicura un funzionamento irregolare.

Per ovviare a questo, un sistema di soft start viene utilizzato per limitare la corrente alle start up. La capacità di corrente dell'IC lentamente viene generata finché non viene raggiunta la capacità corrente a pieno. Tali regimi sono in genere utilizzati in molti dei convertitori boost di oggi$ $$ s.

Per migliorare la durata della batteria più ulteriormente, un sezionatore integrato sul lato di ingresso del circuito boost offre un grande vantaggio. Quando la periferica è disattivata questa opzione apre per disconnettere il display OLED, i driver e le reti di feedback in modo che non possono fluire correnti di dispersione. In questa modalità power-down, il consumo di energia IC interno dovrebbe anche essere ridotto al minimo.

Nella figura 2. Gli schemi di controllo complessi utilizzati nella ISL97702 sono un esempio di un buon potere di IC

Quando il dispositivo è attivato, e il carico collegato all'ingresso, un percorso di DC è generato dall'ingresso all'uscita e un grande picco di corrente può fluire come quella capacità di uscita è addebitato.

Un sezionatore deve dispongono anche di modalità soft start dove la corrente è limitata, mentre la capacità di uscita è carica, migliorando ulteriormente i regimi di softstart trovati in altri convertitori DC/DC.

I display OLED sono solo una delle nuove tecnologie che stanno generando i requisiti per una maggiore funzionalità e potenza specifica IC. Molti nuovi circuiti integrati sono stati progettati per affrontare queste sfide. Il ISL97702 è un esempio di questi tipi di prodotti, fornendo softstart controllo, ingresso tensione scollegare e altre caratteristiche ideali per l'applicazione. I sistemi di controllo complessi utilizzati rappresenta un esempio del tipo di stateof-the-art power IC. Un tipico circuito utilizzando un dispositivo del genere è mostrato in figura 2, sopra.

Nella figura 3. Operazione di soft start della ISL97702.

Figura 3 qui sopra illustra il funzionamento di softstart dell'ISL97702. Nella sezione A, la corrente tramite l'interruttore è limitata per ridurre la corrente di spunto del carico condensatori pagano. Nella sezione B, il convertitore boost inizia con il limite di corrente impostato al 25 per cento. Nella sezione C, il limite attuale è impostato al 50 per cento. Nella sezione D limite corrente è il 75 per cento. Nella sezione E, limite di corrente è impostata su 100 percento.

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