用于LCD測試系統的程控驅動(dòng)器設計

引言
液晶顯示器是一種電壓型非主動(dòng)發(fā)光顯示器，典型液晶顯示器利用液晶材料的介電常數各向異性和折射率各向異性的物理特性，通過(guò)改變加在液晶盒上的電壓來(lái)改變液晶分子的排列方式，從而改變液晶盒的透光率這一原理來(lái)實(shí)現對光的控制，通過(guò)反射(無(wú)背光型)或透射(有背光型)光來(lái)實(shí)現顯示。液晶盒透過(guò)不同的強度和不同顏色的光，然后再使用空間混色法，就可以實(shí)現全彩色顯示。
試驗室用于LCD的測試系統就是在液晶盒中注入不同的液晶材料，用電極引線(xiàn)做成筆段式或矩陣型的LCD，然后在電極上加上所要求的驅動(dòng)脈沖，使被選行與被選列交叉位置上的液晶像素或筆段在電場(chǎng)作用下呈現顯示狀態(tài)(遮光或透光)，以此測試LCD的性能，所需的各種驅動(dòng)脈沖由驅動(dòng)電源提供。液晶顯示從無(wú)源到有源，由于其所用材料、形式、結構的不同，其驅動(dòng)方法也比較復雜。目前試驗室的測試只能用簡(jiǎn)單
的方波作為驅動(dòng)脈沖，然而LCD的驅動(dòng)必須采用交流驅動(dòng)，以減少直流分量。為了使測試方便、快捷、對驅動(dòng)電源有要求：要使驅動(dòng)電源能夠提供各種所需驅動(dòng)脈沖；要使驅動(dòng)電源使用方便快捷。本設計目的就是制作一款用于LCD測試系統的程控驅動(dòng)器。該程控驅動(dòng)器基于嵌入式系統ARM7實(shí)現程序控制，內建DC／DC升壓電路和DC／AC轉換電路以提供直流電源和產(chǎn)生驅動(dòng)脈沖信號，電源內建／外接可選。該系統輸出的脈沖電壓峰值、頻率、占空比均可調。其中，電壓峰值通過(guò)I2C總線(xiàn)調節，頻率和占空比由脈寬調制器PWM調節，所有參數的設定均由串口通信發(fā)送到ARM7程序中。

1 硬件設計
該系統核心采用Philips的LPC2132，一方面通過(guò)其2個(gè)標準的硬件I2C接口傳輸數據到數字電位器，以實(shí)現通過(guò)程控來(lái)半自動(dòng)化調節升壓DC／DC轉換器的負反饋，而升壓DC／DC轉換器能在芯片操作時(shí)調整輸出電壓；另一方面通過(guò)脈寬調制器PWM輸出脈沖來(lái)驅動(dòng)光電耦合繼電器中的LED，使其實(shí)現開(kāi)關(guān)功能，一路PWM輸出控制2個(gè)光電耦合繼電器的開(kāi)與關(guān)來(lái)選擇所需電壓，一路PWM輸出控制4個(gè)橋式光電耦合繼電器的開(kāi)與關(guān)來(lái)實(shí)現直流轉換交流。
考慮到內部產(chǎn)生的電壓范圍可能達不到所需電壓的范圍，巧妙地接入了外部電壓輸入端，并用一個(gè)雙道雙擲開(kāi)關(guān)內外互換；另外，由于PWM輸出脈沖達不到LED工作所需的電壓電流，因此增加了LED的驅動(dòng)電路模塊；該程控驅動(dòng)器有2個(gè)輸出。一是如圖1所示的交流電壓輸出；二是將2個(gè)升壓DC／DC轉換器的輸出端也作為輸出，以提供直流電壓輸出。

1．1 0～90 V可調直流電源設計
采用2個(gè)標準的硬件I2C接口傳輸數據到數字電位器X9241，通過(guò)程控來(lái)半自動(dòng)化調節升壓DC／DC轉換器LT3482的負反饋，而LT3482能在芯片操作時(shí)調整輸出電壓。整個(gè)設計電路如圖2所示。

電路中，將X9241的4個(gè)電位器串聯(lián)起來(lái)，以實(shí)現254級可調，同時(shí)與-122 kΩ的電阻串聯(lián)到5 V電壓上，根據分壓原理，該電位器的輸出電壓可達O～1．235 V。將X9241的SCL和SDA連接到LPC2132的I2C總線(xiàn)上進(jìn)行串口通信，通常在SCL和SDA線(xiàn)上需要設置上拉電阻，由于LPC2132的I2C總線(xiàn)上已具有上拉電阻，故此處的上拉電阻可以省略。將X9241的4位地址A0～A1引腳都連接到地，此時(shí)編程地址定義為0000。