《電子技術(shù)應(yīng)用》
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液晶顯示器電源管理的電路設(shè)計
wchr163
摘要: 要實現(xiàn)液晶顯示器顯示須具備以下4 個單元:控制器(Controller) 、電源管理單元(PMU) ,、驅(qū)動電路(Driver) ,、液晶顯示器件(LCD) 。對于分辨率較小的液晶顯示器件,,如128×64,、128×32等模塊都具有控制器、電源管理單元,、驅(qū)動器于一體的芯片,。但對于高分辨率的液晶顯示器(如320×240 ,640×480) 需要單獨的控制器、電源管理單元,、驅(qū)動器,。本文給出了一種高分辨率液晶顯示器電源管理電路的設(shè)計方案。
Abstract:
Key words :

1  引言

要實現(xiàn)液晶顯示器" title="液晶顯示器">液晶顯示器顯示須具備以下4 個單元:控制器" title="控制器">控制器(Controller) ,、電源管理單元" title="電源管理單元">電源管理單元(PMU) ,、驅(qū)動電路(Driver) 、液晶顯示器件(LCD) ,。對于分辨率較小的液晶顯示器件,,如128×64,、128×32等模塊都具有控制器、電源管理單元,、驅(qū)動器于一體的芯片,。但對于高分辨率的液晶顯示器(如320×240 ,640×480) 需要單獨的控制器、電源管理單元,、驅(qū)動器,。本文給出了一種高分辨率液晶顯示器電源管理電路的設(shè)計方案,。

2  電路設(shè)計方案

實現(xiàn)液晶顯示須具備4個單元,,其框圖如圖1所示。本文給出的電源管理電路設(shè)計方案具有驅(qū)動電壓產(chǎn)生,、時序控制,、溫度補償和對比度調(diào)節(jié)的功能,其框圖如圖2所示,。

                                                                                    圖1 液晶顯示系統(tǒng)4個單元框圖
2. 1  驅(qū)動電壓產(chǎn)生電路

液晶顯示不僅需要邏輯電源,,而且要有驅(qū)動電源。驅(qū)動電源因驅(qū)動芯片的不同而異,,本文以日本日立公司HT66130/ HT66137為例,。該系列芯片是驅(qū)動高分辨率液晶顯示器的芯片,所需驅(qū)動電壓為VLCD ,、V0 ,、VM3種。由于占空比達1/240 ,,VLCD電壓達15V以上,,我們選用美信公司的DC/DC器件MAX1606產(chǎn)生15.9V的VLCD電壓,經(jīng)電阻分壓得到V0 和VM ,,V0 和VM再經(jīng)運算放大器提供給HT66130和HT6613,,如圖2所示。

                                                                                 圖2 液晶顯示電源管理框圖

2. 2  時序控制電路

所有液晶顯示器對于上電,、下電時序都有嚴格要求,。如果上電、下電時序不符合要求,,則不能正常顯示,,常常會出現(xiàn)亂碼、鎖存,、殘留顯示等現(xiàn)象,。以日本日立公司驅(qū)動芯片HT66130/HT66137驅(qū)動320×240液晶顯示屏為例,對上電、下電時序的要求如圖3所示,,一般液晶顯示驅(qū)動芯片要求也大致如此,。

通常液晶顯示器的電源管理電路是依靠CPU用軟件來控制信號的時序,,以保證液晶顯示器件對上電、下電時序的要求,。這就占用更多的通用輸入,、輸出口(GPIO),而且對于上電瞬間軟件尚未運行起來,,只能依靠CPU的GPIO的默認狀態(tài)來控制,。目前智能手機等雙CPU系統(tǒng)更不易依靠軟件來實現(xiàn)控制。本文設(shè)計的電路僅需一個GPIO(即顯示使能信號DISP) ,就可以控制上,、下電時序及驅(qū)動電源的開關(guān),,而且對DISP無任何時序要求。

對上電時序,,一般必須有一幀頻初始化時間后,,才可置顯示使能信號為高電平。傳統(tǒng)做法是依靠CPU的GPIO口延時來控制,。本文設(shè)計的電路利用D型觸發(fā)器,,并以幀頻信號(FRAME)為時鐘輸入,以顯示使能信號(DISP)為D輸入并控制CLEAR端,,Q端輸出控制整個驅(qū)動電路的開關(guān),。這樣既可以實現(xiàn)DISP輸入的時序控制,又可以用DISP控制整個驅(qū)動電源電路的開關(guān),。由于DISP可關(guān)掉驅(qū)動電路,,所以可以實現(xiàn)待命狀態(tài)驅(qū)動電路功耗很小,僅有觸發(fā)器和門電路的靜態(tài)電流,。為了滿足驅(qū)動電壓穩(wěn)定后DISP信號輸入,,我們采用與門控制DISP與驅(qū)動電壓輸入來實現(xiàn)DISP輸出。

下電時,,必須嚴格遵循顯示使能信號,、驅(qū)動電源、顯示時鐘/ 數(shù)據(jù)信號,、邏輯電源的時序,。為滿足下電時序要求,一般也是利用CPU的GPIO來控制,。該設(shè)計利用D觸發(fā)器及與門可實現(xiàn)DISP置低提前于驅(qū)動電壓,。采用DISP信號控制電源電路,當DISP置低時,,HT66130/HT66137驅(qū)動芯片的驅(qū)動電源完全關(guān)掉,,無須另外的GPIO口來控制。測試表明電路運行正常,,能有效地控制上電,、下電的時序,,無亂碼、鎖存,、殘留顯示等現(xiàn)象,。而且在待命狀態(tài)驅(qū)動電路功耗很小,僅為0.2 mW(包括電路與液晶顯示器件),。

 2. 3  溫度補償電路 

 為保證液晶顯示能在較寬的溫度范圍正常工作,,溫度補償電路十分必要。所用液晶屏的驅(qū)動電壓與溫度特性如圖4 實線所示,。由此利用熱敏電阻的溫度特性及電阻的串并關(guān)系,,優(yōu)化出了電路設(shè)計,具體電路如圖5,。R1=638 kΩ,,R2=110 kΩ,,R3=62 kΩ,,RTH的特性如表1。用R1,、R2 ,、R3 、RTH和DC/DC(MAX1606)輸出電壓的計算公式: 
 

 
進行了模擬計算,,結(jié)果如表1,,由表1所得曲線如圖4。表1和圖4表明電路輸出和液晶屏的要求吻合,,電路能夠保證液晶在-20~70°C 范圍內(nèi)正常顯示,。而且高、低溫測試結(jié)果證實,,在-20~70 °C范圍內(nèi)對比度正常,。 
 
 

 

  
                                                                                 圖4 液晶屏溫度補償曲線 
 
 
2. 4  對比度調(diào)節(jié)電路 
 
 
液晶顯示器對比度的調(diào)節(jié)可分為硬件調(diào)節(jié)和軟件調(diào)節(jié)。圖5的電路具有軟,、硬件調(diào)節(jié)功能,。其中R1是可調(diào)電阻,可調(diào)節(jié)VLCD的電壓,,從而液晶顯示器的對比度得到調(diào)節(jié),;電路中還可利用CPU與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)相結(jié)合來控制DC/DC的反饋端的電壓,從而實現(xiàn)軟件調(diào)節(jié)液晶顯示器的對比度,。 
 

 
                                                                                  圖5 溫度補償/ 對比度調(diào)節(jié)電路
3  軟件流程圖及顯示效果圖 
 
 
液晶顯示器啟動,、關(guān)閉的測試流程圖如圖6。其中LCD控制器的初始化最為重要,,須依照液晶顯示模塊的要求配置CPU的寄存器和延時時間,。 
 
 

 
 
                                                                                 圖6 液晶顯示軟件流程圖 
 
4  結(jié) 論 
 
實際測試表明電路運行正常,,能有效地控制上電、下電的時序,;待命狀態(tài)驅(qū)動電路功耗僅為0.2mW,;溫度補償特性良好;軟,、硬件都能調(diào)節(jié)液晶顯示對比度 
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