[發明專利]OLED面板的功率驅動電路及驅動負載的方法

有效

• 申請號: 201410065204.3
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN104868720B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 李承柱
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;G09G3/3258
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 張靜潔,包姝晴

技術領域

本發明用于OLED（有機發光二極管）面板的功率驅動器。

背景技術

互聯是當今的熱門詞語，移動系統和顯示器都需要高效持久的電池續航，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，顯示品質是一個非常關鍵的性能特點，即使發生重負載電流波動、及其造成的相關大壓降轉換，以及來自于配置的直流-直流轉換器的開關噪聲，也不能影響顯示品質。

傳統的顯示器采用雙輸出直流-直流驅動器，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的正、負電壓也非常接近。根據應用的面板尺寸、像素數、顯示品質、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。

直流-直流驅動器通常包括升壓（步升）、降壓（步降）型直流-直流轉換器或LDO（低壓降）穩壓器，用于正輸出，還包括反轉降壓-升壓（步降和步升）型直流-直流轉換器，用于負輸出。雖然由于直流-直流轉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（2個為正，2個為負）所帶來的功率消耗會影響驅動器的整體效率。

為每個轉換器配置4個功率開關和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，功率開關非常昂貴，需要更多的面積以更高效的方式獲得更小的R_ds（導通）電阻。必須精細地設計每個控制器，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，其開關操作會帶來開關噪聲/脈動，并且不同的開關噪聲會使它們相互干擾。因此，通過雙輸出直流-直流轉換器很難獲得良好的顯示品質。

圖1表示一種傳統的使用雙輸出的OLED功率驅動器100的示意圖，其中升壓轉換器提供正輸出，反相降壓-升壓轉換器提供負輸出。正轉換器（升壓轉換器）包括兩個功率開關S1、S2、一個電感器L1、一個電容器C1及其控制器POS.CNTRL，以調制正輸出。負輸出反相降壓-升壓轉換器包括兩個功率開關S3、S4、一個電感器L2、一個電容器C2及其控制器NEG.CNTRL，以調制負輸出。OLED目標負載OLED PNL包括OLED（有機發光二極管），用在TFT、電容器等照明和控制電路中，用于控制OLED電流Io。

圖2表示在圖1所示的傳統的OLED功率驅動器100中功率流路徑的示意圖。功率流功率通常是指：

P1：正轉換器的接通時間路徑；

P2：正轉換器的斷開時間路徑；

P3：負轉換器的接通時間路徑；

P4：負轉換器的斷開時間路徑；

P5：負載電流路徑；

P6：控制電路用于驅動OLED的電流路徑。

P1和P3表示接通時間路徑，以調制正、負直流-直流轉換器的每個輸出端，P2和P4為斷開時間路徑。每個電感器L1、L2在P1和P3時間中存儲的能量，在進行路徑P2和P4時，被轉移到OLED面板上。所轉移的能量還為每個輸出電容器C1、C2充電。OLED面板中所需的輸出電流Io由電感器L1、L2和輸出電容器C1、C2提供，正直流-直流轉換器上大多數的輸出電流都流至負直流-直流轉換器，通過路徑P5，從VO+（或ELVDD）至VO-（或ELVSS）。用于控制OLED面板內部電路的小電流通過路徑P6，流經參考接地端。

圖1所示的傳統的功率驅動器的主要不足包括顯示品質受損、效率低下、成本和材料清單增加等。

接地彈跳：負轉換器（反相降壓-升壓轉換器）的運行獨立于負轉換器（升壓轉換器）。它們的開關頻率并不同步，它們的工作模式（接通時間）也不同。由于缺乏同步性，流經路徑P2和P4之間的電流不同，會使接地寄生電阻R_pg產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生很大的接地彈跳電壓。這種噪聲使顯示品質受損。

正輸出的性能受限：正輸出對顯示品質的影響較大，其分辨率及精度指標比負輸出更加嚴格。然而，由于使用開關型直流-直流轉換器的傳統正輸出通過其開關頻率（f_sw）具有有限的帶寬，通過電容器具有脈動、Io、f_sw等這些局限條件導致開關型直流-直流轉換器的分辨率和精確性都低于類似于線性穩壓器的直線型直流-直流轉換器。