S－8330在液晶显示技术中的应用

摘要：作为液晶显示主要部分之一的电源电路，直接控制提供给液晶驱动芯片的偏压。电源电路提供的液晶偏置电压的液晶显示对比度和显示灰度的控制中起着重要的作用。S－8330/8331系列芯片是日本SEIKO公司生产的用于提供液晶偏压的电源芯片。其内部有8位移位寄存器，用数字方式调整输出电压。S－8330/8331系列芯片的小体积、低功耗、高集成度等特点使其适用于电池供电的便携式设备中。

关键词：液昌驱动；电源电路；数字可调

1引言

由于液晶显示屏的低功耗、低电压和体积小等特点，使其在便携式计算机、彩色液晶电视、示波器等各种电子设备中得到了广泛的应用。但是对于液晶显示驱动技术来说，液晶偏压在液晶显示对比度和显示灰度的控制中起着重要的作用。

2液晶显示原理

在液晶显示器中，大多为点阵式液晶显示器。点阵式液晶显示系统由液晶显示屏、驱动电路、电源电路和控制电路组成。可以看出驱动电路产生驱动液晶所需的信号，控制电路产生驱动电路需要的信号和所要显示的信息。驱动电路所需的液晶显示偏置电压由电源电路提供。电源电路必须产生6个电位以驱动液晶。其电源电路如图2所示。电源电路用5V输入电压，经DC/DC转换器及分压电路产生驱动液晶所需要的电压。液晶显示器并不是以最大电压驱动，而是由图2所示的电阻和发射极输出电路产生适当的驱动电压，并将此电压用5个固定电阻产生驱动所需要的6个电位(V1～V6)。为减少输出阻抗，除V1和V6外，其余4个电位输出端采用了运算放大器做射随器。可通过6个电位的变化来调整对比度。

3液晶电源电路

在电源电路中，关键是DC/DC转换器。DC/DC转换器的转换效率的高低和转换电压的大小直接影响液晶显示器的功耗和对比度的变化。对液晶显示模块来说，不同的液晶显示模块对驱动电压的要求也不同，多数要求负极性电压，但有的模块也要求正极性电压。因此液晶的控制电路需要一个通用的电源控制电路才能适应多类型的显示模块。针对我们所用的液晶显示模块的特点和要求，我们采用了灵活性强、易于控制、高效率的电源器件S－8330系列芯片。S－8330系列芯片的输出电压有20V，22V，24V，26V，28V，30V6个档，可根据不同的需要选择不同的芯片，每种芯片的输出可调范围为12V，如S－8330A28其输出电压范围为16～28V。调整方式为数字调整，需要8位串行数据输入，所以非常适合于具有微处理器的系统。

芯片的输入电压范围为2～9V，输出电流为5mA(VIN=5V,VOUT=30V)。S－8330具有较高的转换效率，实测其效率可达90％。并且功耗很低，静态电流为100μA，截止电流为1?5μA。该芯片是高集成度、低功耗、体积小的器件。它是8脚的SSOP封装，其引脚功能如表1所示。

S－8330系列芯片内部集成了一个8位串行寄存器和8位锁存器组成的输出电压调节系统。输出电压在12V的范围内可调。当数据输入的时候，电压输出不变。图引脚符号功能

1VDIN数据输入
2VCLK时钟输入
3VSTRB锁存信号输入
4VOUT电压输出
5VIN电源输入
6CONT外接电感
7ON/OFF电源开/关引脚
8VSS地
                       
在每个VCLK的上升沿VDIN上的数据被送入串行寄存器，当输入的时钟超过8个时，随最后8个时钟输入的数据有效。当VSTRB由低变高时。串行寄存器的内容被锁存到8位锁存器中。输出电压随着锁存器中数据的变化而变化。

以S－8330A20为例，当输入数据为OOH时，输出电压为8V；当输入的数据为FFH时，输出电压为20V。寄存器的位数为8位，因此可将12V分成256份。即每个LSB为46?875mV。当输入数据从OOH转变到7FH时，误差为－1/2LSB～＋1/2LSB。而当输入数据从OOH转变到FFH时，误差为－2LSB～＋2LSB

其中tsc(数据建立时间)最小值为0?5μs。Thc(数据保持时间)最小值为0?5μs。Tss(VCLK的下降沿到VSTRB的上升沿)的最小值为0?5μs。Tda(VSTB的脉宽)最小值为0?5μs。Ths(VSTRB的下降沿到VCLK的上升沿)最小值为0?5μs。Tdc(VCLK的脉冲宽度)的最小值为0?5μs，典型值为4?17μs。Ttc(VCLK的周期)的最小值为5μs,典型值为8?33μs。当输入数据时，一定要满足上述的时序要求。

电源开/关引脚用来控制芯片的操作。当电源开/关引脚接到低电平时，除电压调节电路外，芯片内其它电路停止工作，并且使VOUT内部短路到VSS。这时，电流通过电感和二极管由VOUT引脚流入VSS。因此，需要一个开关来切断电流。图4是一个应用P沟道MOS管2SJ356作为开关管的电路。当电源开/关引脚为低电平时，通过MOS管MN使2SJ356截止，切断通过VOUT流入地的电流。ZD是齐纳二极管。保护MOS管源极和栅极间的电压不超过15V。为提高效率，RA和RB的阻值要设的较大，以减小流过的电流。当电源开/关引脚不使用时，要将它接到VIN引脚。

如果输出电流大于10mA，可选择S－8331系列芯片，此时需外接三极管，若输出电流为1～10mA之间可选择S－8330A系列芯片；小于1mA选择S－8330B系列芯片。8330A和8331系列工作频率为180kHz，8330B系列工作频率为50kHz。

外围器件的选择：电感允许通过的最大电流为IPK，其数值为：

IPK=SQR[2IOUT(VIN＋VD－VIN)/FOSCL]

其中FOSC为工作频率。例如：当VIN=5V，VOUT=30V，IOUT=5mA，FOSC=180kHz，设L=47μH，计算可得IPK=174mA。因此可以选择47μH，负载电流大于174mA的电感。二极管的开关速度应小于500ns，导通电压小于0?3V，额定电流为IPK或更大。输入和输出电容建议使用钽电容，并应尽量靠近输入、输出引脚。

4结束语

S－8330/8331系列芯片灵活性强，可以根据不同的需要选择不同的芯片，并且可以用软件通过串行通行调整输出电压。由于S－8330/8331系列芯片自身的特点和较高的转换效率使其在便携式数据采集终端、掌上型电脑、照相机、视频设备等方面得到广泛的应用。