EPD 技术简介: 电泳显示技术系将黑、白两色的带电颗粒封装于微胞化液滴结构中(如下图),由外加电场控制不同电荷黑白颗粒的升降移动,以呈现出黑白单色的显示效果,代表厂商是美国E-Ink公司与SiPix公司。由于EPD技术可呈现出高反射率、高对比的黑白显示效果,因此十分适合做电子纸。
现在使用GDE043A2 EPD 面板 这个显示模组是 TFT 驱动的电泳显示屏, 集成电路包含源驱动电路和栅驱动电路。
显示模组的分辨率是 800×600( SVGA),有效显示区域对角线是 4.3 英寸。屏幕模组供电要求多电源轨供电,同时对上电时序有较严格要求:
如上图,电源需要提供逻辑电路、灰度电压、栅源极控制电路的多种等级电压。如下图找到了EPD屏供电的参考设计,不过自己之前没有接触电源在这方面,求大牛点播一下。
问题如上图红字,,第一次接触这方面很多疑问啊。
IC为AME5142,在这有DataSheet
http://www.ame.com.tw/Product/Datasheet/AME5142.pdf
同时也查了一下,Ti有专门的用于EPD供电驱动的IC TPS65185,不过感觉比较贵了,不过已经申请到了样片,之后准备尝试使用比对分立元件设计与集成方案之间的优劣,大神们在EPD面吧供电方面还有什么经验或是好的资料,麻烦共享一下。
TPS65185简介:
TPS65185是一个单芯片电源,设计目的是为满足 电子墨水 Vizplex 显示的需要,此显示用于便携式阅读器并支持高达 9.7 英寸及更大尺寸的显示屏。 两个高效率 DC/DC 升压型转换器产生了 ±16V 电压轨,这两个电压轨由两个充电泵升压至 22V 和―20V,以提供栅极驱动器电源给 Vizplex 显示屏。 两个跟踪 LDO 负责产生 ±15V 源驱动器电源,可支持高达 120mA 的输出电流。 所有电压轨均可通过 I2C 接口进行调节以适应特定的显示屏要求。
分立元件的供电方案原理图参考见附件。
/**********************************华丽分割线,以上是问题,以下是自己的粗浅理解,求指正*****************************/
2015年8月19日 更新
引言:在电子纸EPD面板的供电上遇到了多轨供电的一些问题。这样的问题在LCD面板的偏置供电上也需要解决,值不够EPD面板要求的更加严格。最近浏览的资料发现使用充电泵能够较容易的获取正负电压,不同充电泵相关的路设计(对应提供不同轨的电压)是在DCDC Boost SW端之后演绎的。
TI.com《使用外部充电泵生成辅助电压》同样也说明了使用充电泵设计赋值供电的方法,这里通过几个充电泵电路例子来说明一些通用的设计原则等问题。http://www.ti.com.cn/general/cn/ ... tsp?contentId=66914
EXAMPLE1
首先分析Ti官方TPS61085 datasheet 9.3.2 TFT LCD Application Circuit提及的电路。
电路元件的取值依据可参考 《LCD Bias Power Reference Design with TPS61085》原理图上部分左右两边分别提供VGL VGH,每一边都可以看成包含两部分(1)充电泵级 (2)稳压级
先来分析右侧升压电路(理想条件下):
在SW导通接地时,由Vs上的电容对C1充电,由C3上较高的电压对C2充电。在SW与地断开时,通过L上的感应电压加上电源电压将C1、C2(有称作飞跨电容、我认为可叫做自举升压电容)电压抬高对储能电容C3 C4充电,经过暂态过程,C3、C4上的电压可以较稳定到2Vs、3vs。
再来分析右侧负电压产生电路(理想条件下):
在SW与地断开时,L右侧的脉冲对C6充电,C6下正上负(电流路径如上图(中)),在SW导通接地时,C6(下正上负)对C7进行充电,使得VGL上产生负电压,电压值应该为-Vs(电流路径如上图(右))。
分析稳压级电路:
充电泵提供的3Vs并不是TFT面板所需要的,同时这个电压可能并不稳定,还需要进行降压稳压。在齐纳二极管的作用下,保持输出电压为VGH = VZ(D8) - Vbe(Q1)。同时还可以使用 诸如 TL432 之类的并联稳压器
此处再次理解“并联”的含义,并联稳压器(shunt Regulator)与负载是“并联”在与电源相连的分压电阻后面的,通过并联稳压器控制稳压器的分流来达到稳压的目的。这和LDO这类的串联稳压器不同。
注意,TL431并联稳压器Ika要在1-100mA范围内工作。
EXAMPLE2
下图为电子纸参考设计的供电方案的+-15V供电部分:
图中AME5142为Boost型LED驱动器,在Boost电路的SW之后加上一定的电路,来实现正负15V输出。该方案正15V电压直接有Boost DCDC转换器得到,负15V电压的原理同Example1.
局部分析:
1)图中关于反馈电阻的设计,C27的作用,请参见:《DCDC 转换器中电阻式反馈分压器设计考虑因素》
2)图中使用了两个二极管D2 D3主要为了减小正负电压供电的不对称性。(负电压的绝对值为Vsw - 2Vd(DAN217U))
3)图中增加了N沟道MOS管,可以通过MCU控制15V供电
EXAMPLE3
在Example2 AEM5142的基础上,SW外接以下电路,实现+22V -20V供电
以下分析正22V供电充电泵电路(分析还不完全)
当SW接地时,三极管Q6导通给电容C30充电,在SW与地断开时,通过L上的感应电压加上电源电压,抬高C30电容上的电压,给C34 C36 供电。当电路稳定时,三极管Q6的发射极电压保持在R28 R30分压值(+8.3V)减去Ube(Q6)约7.6V,是的可以保证在升压输出端可以有Vsw+7.6-2Vd(U4)=+22V的电压。上图中通过MCU控制的三极管Q5的作用是控制Q3 的导通与截止,PA3为高电平Q3导通,+22V开始供电。
下面分析负20V供电情况:
改负电压充电泵的设计原理与之前的负电源供电充电泵一致,不过电路形式有所不同。当SW与地断开时,L右侧的脉冲对C31(左正右负)充电稳定是充电电压为Vsw+V-,当SW接地时C31(左正右负)对C40 C8进行充电。稳定是,V-电压为三极管Q7发射极电压 V- = VR29 R41电阻分压 + Ube = -5.5+0.7 = -4.8, 稳定时负电压输出为-15-4.8 约为-20V。
EXAMPLE4
在simultisim上仿真了一下电路:
该负电压产生电路在Example1的基础上改造而成,经过仿真在负载R1 R2上可以生成相差二倍的负电压。
就这样了,恳请指正。