使用 TPS65138 驱动 AMOLED

我想花点时间解释我们的设计工程师如何使用TPS65138电源驱动 AMOLED 显示器。

有源矩阵 OLED（有源矩阵有机发光二极管或AMOLED）是一种用于移动设备和电视的显示技术。OLED 描述了一种特定类型的薄膜显示技术，其中有机化合物形成电致发光材料。AMOLED的基础是有机物发光体，成千上万个只能发出红、绿或蓝色这三者颜色之中的一种的光源被以一种特定的形式安放在屏幕的基板上，这些发光体在被施加电压的时候会发出红、绿或者蓝色，电压的变换同样需要依靠TFT，在调节三原色的比例之后，才能发出各种颜色。“有源矩阵”是指像素寻址背后的技术。

（AMOLED）驱动方式。无源OLED属于电压驱动型，驱动方式比较简单，驱动视电流决定灰阶，在小尺寸、普通显示产品上，分辨率和画质不错，但要实现大尺寸、同时要减少电量消耗、延长电池使用时间，就必须考虑使用有源OLED驱动方式了。有源OLED属于电流驱动型，在电流整流性较无源OLED驱动方式佳，且不易产生漏电。同时使用低温多晶硅（Poly-si）TFT技术时，电流可以产生阻抗较低的小型TFT，符合现今OLED显示器大尺寸、大屏幕的需求。

一般来说，OLED完整的驱动显示系统，除了由像素单元电路构成的矩阵显示屏以外，还应该包括驱动IC（行、列控制/驱动电路）、单片机控制电路等。

不断发展的 AMOLED 显示器需要新一代的电源 IC。通过控制使用两个电感的两个单独的电源环路，一些 IC 满足了对于正、负电压的需求。一个单独电感的多输出转换器可以用于实现更小的解决方案尺寸、更少的组件数量以及更低的设计成本。利用正、负电压之间相对紧密匹配的负载电流，电感的两端都可以被用于提供两个稳压轨。

TPS65138设计用于驱动需要正极和负极供电轨的AMOLED显示器（有源矩阵有机发光二极管）。该装置集成了boost变换器和逆变buck-boost变换器，适用于电池供电产品。数字控制引脚（CTRL）允许以数字步长对负输出电压进行编程。TPS65138采用了一种新技术，可实现出色的线路和负载调节。这是为了避免移动电话传输期间发生的输入电压干扰对AMOLED显示屏造成干扰。

▲ 特征：
●2.9V至4.5V输入电压范围
●0.8%输出电压精度V-POS
●优良的线路暂态调节
●300mA输出电流
●固定4.62V正输出电压
●数字可编程VNEG
■TPS65138：-2.2V低压-6.2V
■ TPS65138A：-2.2V至-5.2V
●-VNEG的4.9V默认值
●短路保护
●热压下
●3毫米x 3毫米QFN封装

驱动 AMOLED 的挑战： AMOLED 显示器由 OLED 像素矩阵组成，这些像素矩阵已沉积或集成到薄膜晶体管 (TFT) 阵列上。它们在电激活时产生光，并用作一系列开关来控制流向每个单独像素的电流。通常，这种连续电流由每个像素上的至少两个 TFT 控制，一个用于启动和停止对存储电容器的充电，第二个用于提供电压源，该电压源需要为像素产生恒定电流并消除无源矩阵OLED操作所需的非常高的电流。

1) 输出电压纹波应尽可能低：需要在 Vdd 处提供稳定的正电压，以使显示屏上没有水平条。

2) 可变负载电流：对于 100% 白色图片，电流可以最大，即 300mA，但对于非白色图片内容，电流急剧下降。它的平均电流几乎为 30mA，在屏幕保护模式或暗内容模式下可低至 1mA 至 5mA。显示器通常在低电流下运行。

3) 所需的解决方案尺寸小：最少的外部元件数量

TI 的TPS65138以各种可衡量的优势应对上述每一项挑战：

· 瞬态响应：对于 2.9V 至 4.5V 的输入电压瞬态，Vpos 上的输出纹波电压 < 10mV(pp)。

图 2. 线路瞬态（Iout = 50mA，VIN 下降）

· 高负载效率： AMOLED显示器黑屏功耗为零，白屏功耗最大。鉴于我们的大多数用户界面都是白色背景，重载效率是客户关心的。

图 3 效率图

· 具有固定输出电压和内部开关的最小解决方案：TPS65138 的 EVM仅有 9 个外部组件，总 PCB 面积 < 1.2cm 2（组件安装在电路板的单面）