LED论文

2021-06-01 论文

　　前言

　　LED驱动芯片的交流响应特性经常被忽略，但却是相当重要的一个特性。交流响应影响LED显示器的影像品质，如灰阶、线性度、EMI、信赖性。虽然这些特性彼此间有取舍关系，但是好的驱动芯片应该能够在这些特性中取得较佳的平衡。本文将探讨交流响应的重要性及LED驱动芯片与电路板设计技术，以协助工程师设计出影像质量良好的显示器。最短OE 脉波宽度及线性度每个颜色超过1024 个灰阶已经成为LED全彩显示器的基本规格，为了表现更丰富的色彩，制造商们需要能够表现更多灰阶的驱动芯片。而OE 的最短脉波宽度及反应时间 (tr /tf)决定了灰阶数的多寡。但是许多驱动芯片往往为了缩短OE脉波宽度而牺牲了线性度，所谓线性度就是输入数据与输出亮度间的关系。

　　例如图一中，OUTn的输出电压波形比OE脉波宽度还要来得短，其线性度关系如图二所示。很明显地可以看到，LED 亮度与OE脉波宽度的设定不成正比，特别是在OE脉波宽度低于0.1us 时，此时的线性度不佳。

　　图1 OE 脉波宽度与OUTn 输出电压波形之间的关系图2 LED 亮度与OE 脉波宽度的关系目前市面上对于最短OE脉波宽度有许多不同的定义。有芯片制造商将输出端可以反应的时间定义为最短OE脉波宽度，但仅仅这样的定义会忽略掉对于线性度的影响。因此还是需要加以实际量测线性度才能确保芯片可以表现足够的.灰阶数。抑制输出突波当LED 驱动芯片管脚关闭瞬间产生的电压突波，经常导致芯片损坏，这也影响了显示器的信赖性。此一电压突波是来自于VLED 和OUTn 之间的寄生电感所产生的，在图三及图四中说明了此突波的实验方式与结果。

　　实验中，我们刻意加入一个电感L1以仿真实际电路中的寄生电感，并勾取图三中CH1~CH3三个节点上的电压波形以示波器观察，其波形如图四所示。从图示中可以看到在输出管脚(CH3)上的电压达到26.6V之高，远高于驱动芯片的耐压(17V)。

　　图三 The circuit of overshoot experiment图四 The waveforms of different nodes on PCB 突波的电压值可以透过以下公式加以计算：V = L x di / dt V 是寄生电感所产生的突波电压，L 是寄生电感感值，di / dt 是切换瞬间的电流变化率。

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