“不可小觑”LED显示驱动的交流响应

引言

LED驱动芯片有一个重要的特性——交流响应，而奇怪的是它常常被忽略。交流响应影响着LED显示器的很多影像品质，如EMI、线性度、灰阶、信赖性。虽然这些特性彼此间有着不可剥离的取舍关系，但是一片好的驱动芯片是能够在这些特性中游刃有余并且取得较佳的平衡。本文将着重探讨交流响应在LED驱动芯片设计时的重要性，以及在此基础上的LED驱动芯片与电路板设计技术，以协助设计出优质影像良好的显示器。

1 最短OE脉波宽度及线性度

每一个颜色超过1024个的灰阶已经成为LED全彩显示器的基本规格，几乎成为行业的标准了，而制造商们往往需要更多灰阶的驱动芯片，以表现出更丰富的色彩。灰阶数的多寡由OE的最短脉波宽度及反应时间(tr/tf)决定的，但许多驱动芯片往往为了缩短OE脉波宽度而牺牲了线性度(所谓线性度就是输入数据与输出亮度间的关系)。例如图1中，OUTn的输出电压波形比OE脉波宽度还要来得短，其线性度关系如图2所示。很明显地可以看到，LED亮度与OE脉波宽度的设定不成正比，特别是在OE脉波宽度低于0.1us时，此时的线性度不佳。

图1 OE脉波宽度与OUTn输出电压波形之间的关系

图2 LED亮度与OE脉波宽度的关系

目前市面上对最短OE脉波宽度的定义众口不一，一些芯片制造商将输出端可以反应的时间定义为最短OE脉波宽度，可是，如果是这样的定义就会忽略掉对于线性度的影响。因此还是需要加以实际量测线性度才能确保芯片能够表现出足够的灰阶数。

2 抑制输出突波

LED驱动芯片管脚关闭瞬间产生的电压突波，经常不小心导致芯片损坏，这也直接影响了显示器的信赖性。此一电压突波是来自于VLED和OUTn之间的寄生电感所产生的，图3及图4中说明了此突波的实验方式与结果。在此实验中，刻意加入一个电感L1，以仿真实际电路中的寄生电感，并勾取图3中CH1~CH3三个节点上的电压波形以示波器观察，其波形如图4所示。从图4中可以看到在输出管脚(CH3)上的电压达到26.6V之高，远高于驱动芯片的耐压。