AMOLED驱动芯片中电荷泵电路的研究与设计

发布时间：2020-08-20 15:04

【摘要】：随着4G网络技术的成熟与普及,人们对于便携式设备的需求迅速增加。AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode,有源矩阵有机发光二极管)显示技术以其自发光、功耗低、视角广等独有的特点渐渐成为非常受欢迎的屏幕,广泛应用于手机、平板电脑等移动设备中。AMOLED屏幕市场愈加火热的同时,对于AMOLED屏幕的驱动芯片的需求量也是越来越大。驱动芯片中电源管理系统模块的功能是将锂电池所提供的输入电压转换成AMOLED屏幕上像素点电路的栅极驱动电压及芯片内部各模块所需要的电源电压。电荷泵电路凭借其高集成度和低功耗的优点为AMOLED驱动芯片中电源管理系统的首选方案。本文首先对AMOLED屏幕、AMOLED驱动芯片及相关概念进行调研和分析,然后根据AMOLED屏幕的需求明确AMOLED驱动芯片的系统结构及功能,以及所需的电源系统。然后针对像素点电路栅极驱动信号中正电压VGH进行电荷泵电路的设计。栅极驱动信号的正电压VGH作用是关断像素点的开关管阻止源极驱动信号的传输。AMOLED屏幕像素点电路对于VGH的要求是具有较宽的可调节范围、一定的驱动负载能力同时还需要电路具有高效率、低纹波。本文针对较宽的可调节范围设计了多模式升压电荷泵来实现,将锂电池所提供的电压和其他电荷泵得到的输出电压进行搭配组合作为电荷泵VGH的输入电压,实现了不同模式下的宽调节范围,并加入跨周期调制电路来使输出电压稳定且可调。多模式升压电荷泵系统中泵电路采用了对称的双边模式来提高输出电压的驱动负载能力,同时也减少了输出电压的纹波。此外,本文通过初始化电路、电压检测器和衬底选择开关等电路来解决多模式电荷泵设计中遇到的模式选择和模式切换中电荷泄露的问题,提高了多模式升压电荷泵系统的电压转换率。本文基于UMC80nm的工艺,利用Cadence的Spectre软件对设计的电荷泵电路进行仿真,仿真结果表明:当负载电流为4mA时,输出电压范围为9V～16V,四种工作模式下电压转换率都可以保持在90%以上,电压纹波"f1mV,各项指标符合系统要求。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN312.8;TN40
【图文】：

电路图,像素点,电路,低温多晶硅

图 2.2 PMOLED 像素点电路Fig2.2 PMOLED pixel circuit独立的薄膜电晶体去控制每个像素，可以使用低温多晶硅或者氧化物 TFT长，便于控制。动技术是主流技术，本文也是针对 A计。AMOLED 屏幕上简化的像素点电 PMOS 开关管 P1 的关闭或导通，当栅源极驱动信号传输到 PMOS 驱动管电流驱动 OLED 发光。其中 C1 的作，产生稳定的电流来对 OLED 进行驱

驱动芯片,栅极驱动

合肥工业大学学术硕士研究生学位论文电路中产生驱动电流对 OLED 进行驱动。同时栅极驱动系统根据相应的栅极驱动信号进入到 AMOLED 屏幕的像素点电路中。其间来对整个驱动芯片运行及数据传输进行控制，同时芯片内各ED 屏幕栅极驱动的电源电压均由电源管理模块来提供。驱动芯片片外部的锂电池所提供。

调制脉冲,信号

图 3.15 PWM、PFM、PSM 调制脉冲信号Fig3.15 PWM, PFM, PSM modulated pulse signal调制（PWM）是保持脉冲信号的频率不变，调节脉冲空比，对应到传统电荷泵电路中即时钟周期不变，一个时间发生变化，对输出电压进行控制。其特点是充电电间。但是当电荷泵工作频率较高、负载较轻的情况下，系统整体损耗中所占比例迅速上升，由于开关频率固定高。PWM 的缺点是在轻负载时转换效率低[41]。调制（PFM）是保持脉冲信号的脉宽不变，调节脉冲频比，对应到传统电荷泵电路中即泵电路开关 MOS 管导工作在另一种状态的时间，时间周期也会发生改变。电流的减少而减少，在此过程中关断系统中大部分电路动作可通过单稳态触发器和一些基本的逻辑控制单元效率，因此，能够克服 PWM 调制轻载时效率低的缺点

【参考文献】