液晶顯示器電源管理的電路設計

　　1 引言

　　要實(shí)現液晶顯示器顯示須具備以下4 個(gè)單元：控制器(Controller) 、電源管理單元(PMU) 、驅動(dòng)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、驅動(dòng)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、驅動(dòng)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計方案。

　　2 電路設計方案

　　實(shí)現液晶顯示須具備4個(gè)單元，其框圖如圖1所示。本文給出的電源管理電路設計方案具有驅動(dòng)電壓產(chǎn)生、時(shí)序控制、溫度補償和對比度調節的功能，其框圖如圖2所示。

圖1 液晶顯示系統4個(gè)單元框圖

　　2.1 驅動(dòng)電壓產(chǎn)生電路

　　液晶顯示不僅需要邏輯電源，而且要有驅動(dòng)電源。驅動(dòng)電源因驅動(dòng)芯片的不同而異，本文以日本日立公司HT66130/ HT66137為例。該系列芯片是驅動(dòng)高分辨率液晶顯示器的芯片，所需驅動(dòng)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(shí)序控制電路

　　所有液晶顯示器對于上電、下電時(shí)序都有嚴格要求。如果上電、下電時(shí)序不符合要求，則不能正常顯示，常常會(huì )出現亂碼、鎖存、殘留顯示等現象。以日本日立公司驅動(dòng)芯片HT66130/HT66137驅動(dòng)320×240液晶顯示屏為例,對上電、下電時(shí)序的要求如圖3所示，一般液晶顯示驅動(dòng)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(lái)控制信號的時(shí)序，以保證液晶顯示器件對上電、下電時(shí)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(lái)，只能依靠CPU的GPIO的默認狀態(tài)來(lái)控制。目前智能手機等雙CPU系統更不易依靠軟件來(lái)實(shí)現控制。本文設計的電路僅需一個(gè)GPIO(即顯示使能信號DISP) ,就可以控制上、下電時(shí)序及驅動(dòng)電源的開(kāi)關(guān)，而且對DISP無(wú)任何時(shí)序要求。

圖3 日立公司HT66130/HT66137時(shí)序圖

　　對上電時(shí)序，一般必須有一幀頻初始化時(shí)間后，才可置顯示使能信號為高電平。傳統做法是依靠CPU的GPIO口延時(shí)來(lái)控制。本文設計的電路利用D型觸發(fā)器，并以幀頻信號(FRAME)為時(shí)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(gè)驅動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)。這樣既可以實(shí)現DISP輸入的時(shí)序控制，又可以用DISP控制整個(gè)驅動(dòng)電源電路的開(kāi)關(guān)。由于DISP可關(guān)掉驅動(dòng)電路，所以可以實(shí)現待命狀態(tài)驅動(dòng)電路功耗很小，僅有觸發(fā)器和門(mén)電路的靜態(tài)電流。為了滿(mǎn)足驅動(dòng)電壓穩定后DISP信號輸入，我們采用與門(mén)控制DISP與驅動(dòng)電壓輸入來(lái)實(shí)現DISP輸出。

　　下電時(shí)，必須嚴格遵循顯示使能信號、驅動(dòng)電源、顯示時(shí)鐘/ 數據信號、邏輯電源的時(shí)序。為滿(mǎn)足下電時(shí)序要求，一般也是利用CPU的GPIO來(lái)控制。該設計利用D觸發(fā)器及與門(mén)可實(shí)現DISP置低提前于驅動(dòng)電壓。采用DISP信號控制電源電路，當DISP置低時(shí)，HT66130/HT66137驅動(dòng)芯片的驅動(dòng)電源完全關(guān)掉，無(wú)須另外的GPIO口來(lái)控制。測試表明電路運行正常，能有效地控制上電、下電的時(shí)序，無(wú)亂碼、鎖存、殘留顯示等現象。而且在待命狀態(tài)驅動(dòng)電路功耗很小，僅為0.2 mW(包括電路與液晶顯示器件)。