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Técnicas efectivas para accionar pasivo OLED muestra en dispositivos de mano

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

【R & D Departamento de Blaze Display】 Técnicas para reducir el consumo de energía y disipación en dispositivos portátiles y móviles, con pantallas de LED orgánicos.

Orgánicos diodos emisores de luz son una tecnología emergente que es revolucionar la muestra, que ofrece una serie de ventajas sobre los LCDs. Estos incluyen facilidad de fabricación y más rápido tiempo de respuesta, ángulos de visión más amplios, menor consumo de energía, imágenes más brillantes y alto contraste. Por otra parte, los OLEDs son self-emissive, no requiriendo luz de fondo. Esto no sólo ahorra energía sino que crea pantallas de 1mm de espesor.

Similar a los LCDs, ven que OLED muestra en ambas configuraciones de matriz activa de matriz pasiva y de . Con matriz pasiva, la pantalla está conectada como una red de diodos, cada diodo formado por un píxel individual de OLED . Las filas de la cuadrícula se encienden uno a la vez utilizando circuitos de la unidad externa.

En contraste, matriz activa exhibiciones incluyen transistores dentro de la pantalla que permiten píxeles continuamente iluminadas. Sin embargo, a diferencia de pantallas LCD, OLEDs son impulsado por la corriente. Esto se suma a la complejidad del diseño de matriz activa, aumentando así la popularidad de los diseños de matriz pasiva. Los PMOLEDs son utilizados en diversas aplicaciones, incluyendo teléfonos móviles, estereofonias del coche, reproductores de MP3 y otros productos de consumo.

Potencia hasta
Porque muchas OLED muestra hoy en día se utilizan en aplicaciones portátiles, consumo de energía es extremadamente importante. Cualquier IC de potencia debe estar diseñada para operar con la máxima eficiencia y conservar tanta energía como sea posible para maximizar la duración de la batería, especialmente cuando la pantalla no está funcionando.

El requisito de potencia de OLED muestra depende de varios factores. Como la pantalla es impulsado por la corriente, el requisito de pico de corriente es dependiente en el número total de píxeles que deben ser iluminados a la vez y la corriente máxima con la que puede ser conducidos.

Corriente adicional también es consumido por la electrónica de la unidad de pantalla. El voltaje requerido depende de la caída hacia delante de los diodos, la gota a través de interconexiones dentro de la pantalla (que suele ser bastante resistente) y cualquier gota en los controladores de pantalla (figura 1, abajo).

Figura 1. El voltaje requerido depende de la caída hacia delante de los diodos, a través las interconexiones dentro de la pantalla y en los controladores de pantalla

En dicha aplicación, la tensión máxima necesitada está dada por

Ven= Vdiodo +diodo * (Rcol + Rfila) + Vcd + Vrd (ecuación 1),

donde Vdiode es la caída hacia adelante del diodo,diodo es corriente en el diodo, Rcol es la resistencia de la conexión de la columna,fila de R es la resistencia del metal de la fila, Vcd es la sobrecarga en el controlador de columna y Vrd es la sobrecarga en el conductor de la fila.

En una aplicación típica, Ven será alrededor de 20V. La corriente máxima está dada por

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

donde mediodo es la corriente en el diodo, Xpíxeles es la cantidad de píxeles iluminada a la vez,cd es la fuente de corriente para el conductor de la columna yrd es el suministro de corriente para el conductor de la fila.

Ahorro de energía
En equipos portátiles con pantallas LCD, retroiluminación se apaga después de un período de inactividad. A los pocos segundos, pantalla totalmente apagada. En cambio, con OLED muestra, no hay retroiluminación, por lo que la pantalla atenúa típicamente después de un período de inactividad y se apaga poco tiempo después.  1 de la ecuación anterior muestra que si la corriente se reduce en la pantalla, la tensión máxima necesitada también se reduce.

En una aplicación típica donde la tensión es constante, esta tensión extra se quitarán en el controlador de columna, lleva a la disipación de energía extra y la energía que desperdician. Al reducir la tensión, esta energía no se disipa en el conductor de la columna y se mejora la eficiencia del sistema.

Varios dispositivos están llegando ahora al mercado específicamente para alimentar PMOLED muestra en aplicaciones portátiles. El dispositivo ideal para esta aplicación debe tener un convertidor muy eficiente capaz de operar de los voltajes de la batería utilizados en aplicaciones portátiles o de fuentes previamente reguladas dentro del dispositivo.

Características como la desconexión de carga de salida y baja corriente de espera también son importantes para reducir el drenaje de la batería cuando la pantalla no se enciende. El dispositivo ideal también requiere pocos componentes externos y tamaño del pequeño paquete para reducir al mínimo el tamaño de la solución de hoy$ $$ s compactos dispositivos de mano.

Convertidor Boost
El refuerzo utilizado debe operar de 2.4V a 5.5V fuentes. Esto cubre todo el rango de entrada de iones de litio de y también proporciona un funcionamiento de pre regulada 3V o 5V rieles. Los voltajes de salida requeridos en este tipo de aplicación pueden ir desde 12V hasta 25V.

El diseño del IC de potencia óptima también integrará el impulso FET y diodo de Schottky, reduciendo la necesidad de componentes externos. Un 1.2A FET apoya en general los voltajes de salida hasta 28V con eficiencias de hasta un 90%.

Para un funcionamiento óptimo del circuito boost, selección de componentes correctos es muy importante. Los principales componentes a considerar son el inductor y la salida del condensador, que afectan la estabilidad del bucle de control de impulso. Algunos convertidores boost utilizan compensación externa que también requiere una selección correcta de los componentes de compensación. Una alternativa es la red de compensación interna.

Tales diseños requieren los inductor condensador valores y estar dentro de cierta gama y tablas en la hoja de datos se proporcionan generalmente para ayudar en la selección de componentes. El valor del inductor también afecta el tamaño del inductor. Se recomienda el uso de un dispositivo diseñado para funcionar con inductores como 3.3 ¼H tamaño pequeño componente. Sin embargo, valores del inductor bajo pueden causar el dispositivo para funcionar en modo discontinuo, que puede llevar a mayor ondulación de salida.

Preferiblemente, debe elegirse un valor a mantener de modo continuo de funcionamiento. También debe seleccionar el inductor elegido para manejar el pico y corrientes promedio necesitadas la aplicación. Estos valores están dados por las ecuaciones siguientes:

dondeL es la ondulación corriente de inductor de pico a pico en la A, L es el valor del inductor en H y Fosc es la frecuencia de conmutación.

El capacitor de salida debe ser elegido para mantener un funcionamiento estable del bucle de refuerzo. Los valores más altos del condensador de salida proporcionan menor ripple de la tensión de salida. Selección se hace basado en las ventajas y desventajas de ondulación y componente cuenta y costo.

El condensador de entrada se utiliza para proporcionar el aislamiento actual con la fuente de entrada de las corrientes de conmutación a través del resistor. Para esta aplicación, se recomiendan valores en el rango de 10-15 ¼F.

Voltaje de salida doble
Como se describió anteriormente, ahorro de energía significativo puede lograrse mediante la reducción de la tensión de salida cuando la OLED es operado en el modo dim. La mejor opción del IC de potencia para poder OLED así debe incluir los circuitos para realizar esta función.

Esto se implementa con dos caminos de retroalimentación independientes que pueden ser seleccionadas por el uso de una simple lógica de entrada. Esto permite que soporte muy simple de la brillante-Dim-Off ahorro de energía técnica utilizada con PMOLEDs.

La tensión de salida se establece mediante un divisor de potencial conectado desde el pin de salida, con el pin de referencia de retroalimentación. Este voltaje de retroalimentación es comparado con una referencia interna set para controlar el voltaje de salida. La precisión de la tensión de salida depende de la exactitud de la referencia de la información y los valores de resistencia utilizados en la red de la regeneración.

Un voltaje de retroalimentación típica se establece en 1.15V, ± 2%. Cuando el perno seleccionar (sel) es bajo, el pin de retroalimentación FB0 es comparado con la referencia y el FB1 pin está conectado a tierra para proporcionar una referencia de tierra de retroalimentación. Cuando sel es alta, FB1 se utiliza como referencia y FB0 a GND. La tensión de salida se calcula como

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

Detección de fallas
También es útil para integrar una serie de circuitos de protección para garantizar la protección de la IC y componentes externos. Estas características deben incluir lo siguiente:

1) Bloqueo undervoltage.  Asegura que el dispositivo sólo funciona cuando el voltaje de entrada está por encima del mínimo requerido para la operación correcta;

2) protección contra sobrecorriente en. Vigila las corrientes de conmutación y los límites a la máxima permitida con el dispositivo;

3) bloqueo de sobretensión. Se detiene el aparato en funcionamiento si la tensión de salida supera el máximo permitido para el dispositivo;

4) protección contra la sobretemperatura. Genera un cierre cuando mueren temperatura supera un límite máximo prefijado.

En equipos portátiles, reloj ruido y la interferencia son preocupaciones importantes. La capacidad de sincronizar un dispositivo de conmutación a un reloj externo permite que el diseñador de producto reducir estos problemas bloqueando todos los relojes a una sola frecuencia.

Para aplicaciones donde no es una preocupación, el poder debe también ser capaz de auto sincronización. Alta sincronización frecuencias en el rango de 1MHz generalmente ofrecen la mejor eficiencia al tiempo que ofrece tamaño pequeño componente.

Un IC eficaz será capaces de auto reloj a 1MHz y puede ser fácilmente sincronizado con un reloj externo entre 600kHz y 1,4 MHz solo conectando este reloj a un pin de entrada de sincronización.

Control de arranque suave
Cuando un IC de potencia primero comienza a funcionar, la corriente necesaria para cargar el condensador en el sistema puede producir importantes requisitos de corriente de entrada. Si esta corriente es demasiado alta, el voltaje de la batería puede caer, llevando a dispositivos en el sistema de entrada de reset o proporcionando un funcionamiento errático.

Para superar esto, un esquema de arranque se utiliza para limitar la corriente en el arranque para arriba. La capacidad actual de la IC se levanta lentamente hasta llega a capacidad completa. Estos sistemas se suelen utilizar en muchos de los convertidores de hoy$ $$ s boost.

Para mejorar la vida de la batería, un interruptor de desconexión integrado en el lado de entrada del circuito boost ofrece una gran ventaja. Cuando el dispositivo está deshabilitado este interruptor se abre para desconectar la pantalla OLED, los controladores y las redes de información para que no pueden fluir corrientes de fuga. En este modo de apagado, el consumo de energía interno de IC también debe reducirse al mínimo.

Figura 2. Los esquemas de control complejo utilizados en el ISL97702 son un ejemplo de un CI de buena energía

Cuando el dispositivo está activado, y la carga conectada a la entrada, se genera un camino de DC de entrada hasta la salida y un gran pico corriente puede fluir como se carga esa capacitancia de salida.

Un interruptor de desconexión debe disponen de modo de arranque suave donde la corriente es limitada mientras se carga la capacitancia de salida, mejorando aún más los sistemas de arranque encontrados otros convertidores DC/DC.

Pantallas OLED son sólo una de las nuevas tecnologías que generan requisitos de ICs de potencia específica y mayor funcionalidad. Muchos nuevo ICs se están diseñando para enfrentar estos desafíos. El ISL97702 es un ejemplo de estos tipos de productos, proporcionando el control de arranque, desconexión de la tensión de entrada y otras características ideal para la aplicación. Los esquemas de control complejo utilizados representa un ejemplo del tipo de estado de la técnica poder IC. En figura 2, arriba se muestra un circuito típico usando un aparato de esos.

Figura 3. Operación de arranque de la ISL97702.

Figura 3 muestra el funcionamiento de arranque de la ISL97702. En la sección A, la corriente por el interruptor de desconexión está limitada para reducir la corriente de irrupción como carga de los condensadores se cargan. En la sección B, el convertidor comienza con el límite actual establecido al 25 por ciento. En la sección C, el límite de corriente se establece en 50 por ciento. En la sección D límite actual es de 75 por ciento. En la sección E, límite de corriente se encuentra al 100 por ciento.

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