Oled面板的功率驱动电路及驱动负载的方法
【技术领域】
[0001]本发明用于OLED (有机发光二极管)面板的功率驱动器。
【背景技术】
[0002]互联是当今的热门词语，移动系统和显示器都需要高效持久的电池续航，以及更加精炼的BOM (材料清单)，以获得更薄、更紧凑的形状。另外，显示品质是一个非常关键的性能特点，即使发生重负载电流波动、及其造成的相关大压降转换，以及来自于配置的直流-直流转换器的开关噪声，也不能影响显示品质。
[0003]传统的显示器采用双输出直流-直流驱动器，其中双输出是指ELVDD (正输出)和ELVSS (负输出)。双输出可以提供相对的电流，电流的绝对值几乎完全相等，每个显示面板负载有关的正、负电压也非常接近。根据应用的面板尺寸、像素数、显示品质、采用的工艺流程等，每个面板具有不同的输出电流和电压电平。
[0004]直流-直流驱动器通常包括升压(步升)、降压(步降)型直流-直流转换器或LDO(低压降)稳压器，用于正输出，还包括反转降压-升压(步降和步升)型直流-直流转换器，用于负输出。虽然由于直流-直流转换器提高了能量效率，长久以来一直使用，但是采用4个开关(2个为正，2个为负)所带来的功率消耗会影响驱动器的整体效率。
[0005]为每个转换器配置4个功率开关和2个控制器，会提高整体材料清单成本以及解决方案的面积。此外，功率开关非常昂贵，需要更多的面积以更高效的方式获得更小的Rds(导通)电阻。必须精细地设计每个控制器，使其在轻负载或重负载下，甚至跳行或负载突变时，都能稳定运行。另外，两个直流-直流控制器需要两个昂贵的大型电感器，其开关操作会带来开关噪声/脉动，并且不同的开关噪声会使它们相互干扰。因此，通过双输出直流-直流转换器很难获得良好的显示品质。
[0006]图1表不一种传统的使用双输出的OLED功率驱动器100的不意图,其中升压转换器提供正输出，反相降压-升压转换器提供负输出。正转换器(升压转换器)包括两个功率开关S1、S2、一个电感器L1、一个电容器Cl及其控制器POS.CNTRL,以调制正输出。负输出反相降压-升压转换器包括两个功率开关S3、S4、一个电感器L2、一个电容器C2及其控制器NEG.CNTRL，以调制负输出。OLED目标负载OLED PNL包括OLED (有机发光二极管)，用在TFT、电容器等照明和控制电路中，用于控制OLED电流Ιο。
[0007]图2表示在图1所示的传统的OLED功率驱动器100中功率流路径的示意图。功率流功率通常是指:
Pl:正转换器的接通时间路径；
P2:正转换器的断开时间路径；
P3:负转换器的接通时间路径；
P4:负转换器的断开时间路径；
P5:负载电流路径；
P6:控制电路用于驱动OLED的电流路径。
[0008]Pl和P3表示接通时间路径，以调制正、负直流-直流转换器的每个输出端，P2和P4为断开时间路径。每个电感器L1、L2在Pl和P3时间中存储的能量，在进行路径P2和P4时，被转移到OLED面板上。所转移的能量还为每个输出电容器Cl、C2充电。OLED面板中所需的输出电流1由电感器L1、L2和输出电容器Cl、C2提供，正直流-直流转换器上大多数的输出电流都流至负直流-直流转换器，通过路径P5，从VO+ (或ELVDD)至VO-(或ELVSS )。用于控制OLED面板内部电路的小电流通过路径P6，流经参考接地端。
[0009]图1所示的传统的功率驱动器的主要不足包括显示品质受损、效率低下、成本和材料清单增加等。
[0010]接地弹跳:负转换器(反相降压-升压转换器)的运行独立于负转换器(升压转换器)。它们的开关频率并不同步，它们的工作模式(接通时间)也不同。由于缺乏同步性，流经路径P2和P4之间的电流不同，会使接地寄生电阻Rpg产生很大的接地弹跳噪声电压。寄生电阻和电感，会使带有脉冲波形的电流差产生很大的接地弹跳电压。这种噪声使显示品质受损。
[0011]正输出的性能受限:正输出对显示品质的影响较大，其分辨率及精度指标比负输出更加严格。然而，由于使用开关型直流-直流转换器的传统正输出通过其开关频率(fsw)具有有限的带宽，通过电容器具有脉动、10、fsw等这些局限条件导致开关型直流-直流转换器的分辨率和精确性都低于类似于线性稳压器的直线型直流-直流转换器。
[0012]干扰:单片集成电路或PCB中的寄生操作引起的两个直流-直流转换器之间的干扰或串扰，是显示品质的一个很大的问题。尤其是在轻型负载的情况下，当每个转换器都在不同模式下工作时，或者突然发生线型或负载瞬变时，这种问题将更加严重。一般来说，人类的眼睛在昏暗的灯光下可以分辨明暗差别的阴影。也就是说，干扰问题通常出现在轻型负载(昏暗的灯光)的地方。
[0013]元件的数量:如图1所示，至少需要4个功率开关、2个电感器、2个电容器(4个电容器包括2个输入电容器)以及2个控制器调制正和负输出。
[0014]功率损耗较大:图1表示需要功率开关的数量,功率开关的传导以及开关功率损耗会产生较大的功率损耗。小传导损耗的大尺寸功率开关，增大了开关损耗和成本。而且两个大型电感器增大了成本和功率损耗。
[0015]巧妙的补偿:使用两个控制器要求复制反馈和补偿电路，以便它们各自稳定的运行。
[0016]成本:由于上述不足，用于使用双输出转换器的OLED面板的传统功率驱动器，效率更低而且更加昂贵。
[0017]因此，必须提出一种经济、紧凑的驱动器，这种驱动器效率更高，具有更出色的电源管理能力，开关操作对显示品质的影响也更小。
【发明内容】
[0018]本发明的一些目标旨在改善以下原有技术中的一个或多个问题:
本发明的一个目标在于为OLED面板提供一种高效的功率驱动器。
[0019]本发明的另一目标在于为OLED面板提供一种可靠的功率驱动器。
[0020]本发明的另一目标在于为OLED面板提供一种节省成本的功率驱动器。
[0021]本发明的另一目标在于为OLED面板提供一种功率驱动器，其结构含有相对较少的元件，需要较微型的材料清单。
[0022]本发明的另一目标在于为OLED面板提供一种紧凑的功率驱动器。
[0023]本发明的还有一个目标在于为OLED面板提供一种功率驱动器，开关操作对显示品质广生最小的影响。
[0024]依据本发明的一个方面，提出了一种用于具有第一端和第二端的OLED (有机发光二极管)面板负载的驱动电路，该驱动电路包括:
一个直流电源的源极，连接到第一节点，还连接到负载的第一端；
一个第一反相降压-升压型转换器，用于接收输入直流电压，并且提供调制的直流输出电压，驱动负载，第一反相降压-升压型转换器包括一个第一开关，耦合在第一节点和第二节点之间；一个电感器，耦合在第二节点和系统接地端之间；一个第二开关，耦合在第二节点和负载的第二端之间；以及一个第一电容器，稱合在负载的第一端和第二端之间；
一个第一控制电路，耦合到第一反相降压-升压型转换器上，第一控制电路用于控制第一开关和第二开关的切换时间；以及
一个第一直流_直流转换器，包括一个第二电容器及其相关的第二控制电路，第一直流-直流转换器用于为第一控制电路和第二控制电路产生参考接地端，还用于在第二电容器上产生正电压。
[0025]另外，驱动电路包括一个第二直流-直流转换器，用于提供到负载的偏置功率，第二直流-直流转换器从一组转换器中选择，包括线性稳压器、耦合到缓冲放大器上的线性稳压器以及第二反相降压-升压转换器等。
[0026]第一开关和第二开关可以从一组半导体器件中选择，包括M0SFETs、BJTs和IGBTs
坐寸ο
[0027]第一直流-直流转换器可以从一组转换器中选择，包括线性稳压器、耦合到缓冲放大器上的线性稳压器以及第二反相降压-升压转换器，包括从M0SFETs、BJTs和IGBTs构成的一组半导体器件中选择。
[0028]该电路至少含有一个分立元件，用于每个零件的集成电路(IC)或单片集成电路。
[0029]依据本发明的另一方面，提出了一种用于固态照明负载的驱动电路，含有三个端口，并且接收输入直流电源，该驱动电路包括:
一个第二反相降压-升压转换器，用于将输入直流电压作为其参考电压，提供调制直流输出电压，驱动两个负载端之间的负载；以及
一个第三直流-直流转换器-正常升压转换器，在第三端可以为负载提供高于输入直流电压的偏置功率。
[0030]第二直流-直流转换器从一组转换器中选择，包括线性稳压器、耦合到缓冲放大器上的线性稳压器以及第二反相降压-升压转换器等。
[0031]由第三直流-直流转换器构成的开关可以从一组半导体器件中选择，包括MOSFETs、BJTs 和 IGBTs 等。
[0032]该电路至少含有一个