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LED顯示屏震蕩問題如何解決?
發表日期:2019/11/13 10:21:28    文章編輯:彩光科技    瀏覽次數:848   

LED顯示屏的顯示效果及壽命,很大程度上取決于驅動芯片的性能優劣。LED屏廠在進行led顯示屏驅動芯片的導入時,更多的是關注顯示效果,譬如低灰是否顯示一致,漸變是否過渡均勻,斜掃是否有暗亮點,開短路情況等,這些測試項會展現給終端客戶。

  顯示效果的測試,是最重要的一步,但也是第一步。

  對驅動芯片有更深入的認識,可以使我們LED顯示屏的性能及壽命有更清晰的評估。現在,越來越多的屏廠工程師,在進行驅動芯片導入時,開始關注芯片本身的工作環境及工作方式。譬如,驅動電流的一致性,REXT電壓的一致性,芯片VDD尖峰,驅動端口的波形等等。

  LED顯示屏驅動端口振蕩現象

  驅動芯片的OUT驅動端口,直接與LED燈相連,是驅動芯片最核心的部分。鑒于振蕩給LED顯示屏帶來的諸多危害,本文將針對某些驅動芯片存在的端口振蕩問題做簡單介紹,并分析其產生的原因及改善方式。

  測試方法

  電源為5V40A電源,帶單個模組。模組正常點亮,用示波器探頭,接地端連接模組地線接入口,探頭接觸驅動芯片的驅動端口。

  測試結果

  市場某主流驅動芯片在干擾較大的模組上(譬如P10靜態等),出現了端口振蕩現象。

LED顯示屏震蕩現象.jpg

  SM16016/SM16026在干擾較大板型上,沒有出現振蕩現象

  某主流IC在干擾較大板型上,出現振蕩現象

  振蕩的危害

  端口的振蕩,帶來了諸多危害:

  顯示效果差

  芯片內部的恒流反饋環路,在穩定的工作狀態下,才能達到理想的恒流效果。端口振蕩,芯片無法達到恒流。更需說明的是,此類易振蕩的芯片,在低灰時,仍然會有振蕩發生,嚴重影響低灰效果。對一致性要求較高的全彩屏而言,屏廠花了恒流芯片的錢,比用了恒壓芯片甚至更差的效果。

  LED燈的使用壽命大幅度降低

  從振蕩波形可知,LED燈的負極一直在電壓差為2V,頻率20MHz左右的類正弦波下工作。較大的電源尖峰、瞬態大電流、持續極高頻的開關會降低LED燈的使用壽命。

  電源波動大,降低電源壽命

  如果5V40A電源滿負載工作,即40A電流負載,那么對于電源來講,電流變化將是安培級電流在20MHz左右持續振蕩。直流電源輸出端電容,在較高頻率的大電流波動下,等效內阻發熱,降低壽命,進而造成更大的模組尖峰。損壞的不僅僅是電源,而是模組上所有的元器件及驅動芯片。

  EMI超標

  持續頻率20MHz的類正弦波,每個驅動端口的電流變化在0mA到40mA左右,電源則是安培級電流在20MHz左右持續振蕩。這樣會導致整個箱體,在20MHz左右頻率點上的dBuV值疊加,最終導致EMI在該頻率點易超標準。

  模組電容異響

  電容響聲往往是由于電容發熱損壞造成。同理于電源電容,端口振蕩會更易造成電容損壞并發出異響。

  振蕩的原因及防范措施

  振蕩原因

  以恒流源驅動芯片應用方案為例解釋OUT端口振蕩現象。

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  系統應用圖(含寄生參數)

  電感L0、L1……LN是系統電源走線上的寄生電感,電容C0是走線寄生電容。

  系統電源VIN上電時,OUT端口電壓下降超過LED燈電壓降后,OUT端口開始輸出電流,寄生電感L0~LN上的電流發生變化,因此系統電源走線上的電壓出現紋波。

  上圖中,OUT端口輸出電流開啟,端口寄生電感L上產生電壓突波,同時電源VIN存在電壓紋波,因此芯片OUT端口出現較大幅度的電壓紋波。

  LED顯示屏上所有的LED燈同時被點亮,即屏上所有驅動端口開啟輸出電流,在此瞬間OUT端口的電壓紋波來源:1)芯片OUT端口寄生電感產生OUT端口電壓紋波;2)各條電源或者地線上的寄生電感導致系統電源VIN上產生電壓紋波,串聯傳輸至芯片OUT端口。

  另外,增加驅動端口響應時間的做法,會造成低灰顯示效果差的問題。

  防范措施

  從上述分析可知,避免端口振蕩的措施為:

  1, 驅動芯片穩定性:更換穩定性更好的驅動芯片,從源頭上避免振蕩出現。

  2, 模組走線優化,減少寄生電感:盡量采用地線,電源線鋪銅的方式,但是受限于板上空間限制,改善空間不大。

  3, 模組電容加大:會帶來成本的增加。

  結語

  由于市面上某些驅動芯片的內部穩定性較差,在板上寄生電感影響下,出現驅動端口振蕩的問題。這樣會導致顯示效果差、縮短LED燈及電源壽命、更高的EMI、電容異響等問題。


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