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高稳定性驱动芯片能解决LED显示屏振荡问题?

2016-09-04 23:07:50 大元智能

       LED显示屏产生振荡情况各种各样,LED显示屏工程师们都知道驱动芯片是其主要因素之一。但不是说有了高稳定性驱动芯片能解决LED显示屏振荡问题,我们必须得知道如何找到振荡的原因以及相关维护方法。大元智能科技秉承对每一位客户负责精神,将LED显示屏振荡产生及解决方法总结如下。


一、LED显示驱动端口振荡现象

      驱动芯片的OUT驱动端口,直接与LED灯相连,是驱动芯片最核心的部分。鉴于振荡给LED显示屏带来的诸多危害,本文将针对某些驱动芯片存在的端口振荡问题做简单介绍,并分析其产生的原因及改善方式。


  测试方法

      电源为5V40A电源,带单个模组。模组正常点亮,用示波器探头,接地端连接模组地线接入口,探头接触驱动芯片的驱动端口。

  测试结果

      市场某主流驱动芯片在干扰较大的模组上(譬如P10静态等),出现了端口振荡现象。

SM16016/SM16026在干扰较大板型上,没有出现振荡现象

SM16016/SM16026在干扰较大板型上,没有出现振荡现象
某主流IC在干扰较大板型上,出现振荡现象
  某主流IC在干扰较大板型上,出现振荡现象

二、振荡的危害

  端口的振荡,带来了诸多危害:
  1、显示效果差
  芯片内部的恒流反馈环路,在稳定的工作状态下,才能达到理想的恒流效果。端口振荡,芯片无法达到恒流。更需说明的是,此类易振荡的芯片,在低灰时,仍然会有振荡发生,严重影响低灰效果。对一致性要求较高的全彩屏而言,屏厂花了恒流芯片的钱,比用了恒压芯片甚至更差的效果。
  2、LED灯的使用寿命大幅度降低
  从振荡波形可知,LED灯的负极一直在电压差为2V,频率20MHz左右的类正弦波下工作。较大的电源尖峰、瞬态大电流、持续极高频的开关会降低LED灯的使用寿命。
  3、电源波动大,降低电源寿命
  如果5V40A电源满负载工作,即40A电流负载,那么对于电源来讲,电流变化将是安培级电流在20MHz左右持续振荡。直流电源输出端电容,在较高频率的大电流波动下,等效内阻发热,降低寿命,进而造成更大的模组尖峰。损坏的不仅仅是电源,而是模组上所有的元器件及驱动芯片。
  4、EMI超标
  持续频率20MHz的类正弦波,每个驱动端口的电流变化在0mA到40mA左右,电源则是安培级电流在20MHz左右持续振荡。这样会导致整个箱体,在20MHz左右频率点上的dBuV值叠加,最终导致EMI在该频率点易超标准。
  5、模组电容异响
  电容响声往往是由于电容发热损坏造成。同理于电源电容,端口振荡会更易造成电容损坏并发出异响。

三、振荡的原因及防范措施

  3.1、振荡原因
  以恒流源驱动芯片应用方案为例解释OUT端口振荡现象。
 

系统应用图(含寄生参数)
  系统应用图(含寄生参数)

  电感L0、L1……LN是系统电源走线上的寄生电感,电容C0是走线寄生电容。
  系统电源VIN上电时,OUT端口电压下降超过LED灯电压降后,OUT端口开始输出电流,寄生电感L0~LN上的电流发生变化,因此系统电源走线上的电压出现纹波。
  上图中,OUT端口输出电流开启,端口寄生电感L上产生电压突波,同时电源VIN存在电压纹波,因此芯片OUT端口出现较大幅度的电压纹波。
  LED显示屏上所有的LED灯同时被点亮,即屏上所有驱动端口开启输出电流,在此瞬间OUT端口的电压纹波来源:1)芯片OUT端口寄生电感产生OUT端口电压纹波;2)各条电源或者地线上的寄生电感导致系统电源VIN上产生电压纹波,串联传输至芯片OUT端口。
  另外,增加驱动端口响应时间的做法,会造成低灰显示效果差的问题。
  3.2、防范措施
  从上述分析可知,避免端口振荡的措施为:
  1. 驱动芯片稳定性:更换稳定性更好的驱动芯片,从源头上避免振荡出现。
  2. 模组走线优化,减少寄生电感:尽量采用地线,电源线铺铜的方式,但是受限于板上空间限制,改善空间不大。
  3. 模组电容加大:会带来成本的增加。

四、结语

  由于市面上某些驱动芯片的内部稳定性较差,在板上寄生电感影响下,出现驱动端口振荡的问题。这样会导致显示效果差、缩短LED灯及电源寿命、更高的EMI、电容异响等问题。
      采用稳定性较高的驱动芯片能够有效降低出现端口振荡问题概率。

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