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                        提升高端LED显示屏刷新率的方法介绍

                        [09-15 23:17:43]   来源http://www.mkld.icu  信息显示与光电技术   阅读9830

                        概要在能够维持所有信道输出电流线性度的条件下OE可打开的有效宽度愈小的OE脉宽就能产出愈高的输出色阶也就是拥有愈快速的输出电流响应刷新率及输出灰阶度也就愈高其中刷新率与输出灰阶度与OE最短脉冲宽度系统数据传输速度串?#26377;?#29255;个数与芯片输出信道数有关如图2如示列出参考公式如下:Frefresh : 刷新率(Hz)根据上列参考公式如果单一控制器有8个输出口带截面积为6464单色屏所需要的串?#26377;?#29255;个数NIC=32输出灰阶度设为12位(4,096级)如果采用具备16个输出信道数据传输速度为20MHz和OE最短脉冲宽度为300ns的驱动芯片代入计算可得到刷新率有723Hz但如果输出灰阶度想提高为14位(4,096级)刷新率则是下降至196Hz如果输出灰阶度想提高到16位(65,536级)刷新率则仅有50Hz而一般系统输入的画面更新率至少60Hz因此如此低的刷新率已无法供应一般显示屏系统的需求在上述情况中如果想提高输出灰阶度同时又想提高刷新率可以选择较小OE脉冲宽度的驱动芯片如果采用OE最短脉冲宽度为50ns的芯片即使数据传输速度为10MHz输出灰阶度提高为16位(65,536级)刷新率仍可输出287Hz在输出灰阶度设为14位(4,096

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                        LED显示屏的灰阶度

                        灰阶度就是显示屏上每一颗LED亮度的分辨率举例来说4bit灰阶度表示LED有16阶的亮度变化而LED驱动芯片的灰阶度控制实行方式如图1所示LED亮度的灰阶度是由驱动芯片上的OE宽度与SDI来控制以图1中的第一个LED要显示的灰阶度5为例SDI必须在OE宽度为1和4打开输出开关以得到整体的LED显示灰阶度为5而灰阶度为94与11则以此类推以不同的SDI和OE宽度的排列组?#31995;?#21040;不同的LED灰阶度也就会显示出不同的LED亮度变化除此之外OE的单位宽度愈短完成一个灰阶度变化的周期也就愈短也就是单位时间内所能得到的刷新率也就愈高


                        最短OE脉宽与高刷新率的关系

                        驱动芯片中OE的最短脉冲宽度及反应时间(tr/tf)决定了灰阶度的高低所?#38454;?#30701;OE脉宽就是在能够维持所有信道输出电流线性度的条件下OE可打开的有效宽度愈小的OE脉宽就能产出愈高的输出色阶也就是拥有愈快速的输出电流响应刷新率及输出灰阶度也就愈高其中刷新率与输出灰阶度与OE最短脉冲宽度系统数据传输速度串?#26377;?#29255;个数与芯片输出信道数有关如图2如示列出参考公式如下:


                        Frefresh : 刷新率(Hz)

                        根据上列参考公式如果单一控制器有8个输出口带截面积为6464单色屏所需要的串?#26377;?#29255;个数NIC=32输出灰阶度设为12位(4,096级)如果采用具备16个输出信道数据传输速度为20MHz和OE最短脉冲宽度为300ns的驱动芯片代入计算可得到刷新率有723Hz但如果输出灰阶度想提高为14位(4,096级)刷新率则是下降至196Hz如果输出灰阶度想提高到16位(65,536级)刷新率则仅有50Hz而一般系统输入的画面更新率至少60Hz因此如此低的刷新率已无法供应一般显示屏系统的需求


                        在上述情况中如果想提高输出灰阶度同时又想提高刷新率可以选择较小OE脉冲宽度的驱动芯片如果采用OE最短脉冲宽度为50ns的芯片即使数据传输速度为10MHz输出灰阶度提高为16位(65,536级)刷新率仍可输出287Hz在输出灰阶度设为14位(4,096级)时刷新率可提升到1001Hz在输出灰阶度设回为12位(4,096级)时刷新率更可大幅提高到1,953Hz所以愈小的OE脉冲宽度可提升输出的色阶和画面的刷新率高输出色阶则提供了更丰富多彩的LED显示屏图像而高刷新率提供了LED显示屏流畅无?#20102;?#30340;画面播放

                        最短OE脉宽对输出电流突波的影响


                        图3 较大0E脉冲宽度的输出电流波形

                        OE脉冲宽度的大小是影响输出电流突波的关键因素如图3所示OE脉冲宽度大于500ns时输出电流的上升时间为37.99ns并无产生任何突波不过如果想要得到较高输出的色阶和较快的画面刷新率必须降低OE脉冲宽度但较小的OE脉冲宽度需要较快的上升/下降时间(tr/tf)来维持脉冲宽度的完整性但较快的tr/tf会使得一般LED驱动芯片的输出电流产生突波如图4所示OE脉冲宽度小于100ns时输出电流的上升时间为8.2ns由法拉第定律知VL=L(dI/dt)可明显地可以看出输出电流在关闭时产生严重的突波现象而输出电流的突波不仅可能击穿驱动芯片的输出信道造成芯片的损坏也使得整个LED显示屏电磁波干扰的现象变得严重显示屏画面会产生抖动甚至是系统的毁损


                        图4  较小OE脉冲宽度产生严重突波

                        电流突波的改善

                        想要改善上述LED驱动芯片输出电流的突波可以通过降低输出信道的开关速度以及错开输出通道间的开关时间这两种设计方式来进?#23567;?#25152;谓输出信道的开关速度也就是控制输出通道的Slew-rate输出电流的上升/下降时间(tr/tf)愈长输出电流上升/下降的波形就愈平缓也就愈能抑制电流突波的现象降低电磁波干扰但tr/tf过大会产生扭曲的波形影响输出电流的反应速度所以LED驱动芯片必须有能力在输出信道的开关速度tr/tf和电流突波之间取得一个最佳的平衡

                        另外错开输出通道间的开关时间也可以改善LED驱动芯片的输出电流突波也就是藉由输出通道不在同一?#24067;?#24320;启与关闭来降低电源在线的?#24067;?#30005;流如图5所示左侧的4个输出通道OUT0~OUT3在同一?#24067;?#21516;时开启结果造成一个很大的突波电流反观?#20063;?#30340;4个通道分别错开输出电源在线的?#24067;?#30005;流被平均分散降低了尖峰电流也改?#23631;?#36755;出电流的突波和电磁波干扰的问题而图6为聚积LED驱动芯片的?#23548;?#27979;?#30475;?#24320;输出通道间的开关时间波型图输出通道?#26469;?#20808;后开启相邻两通道大约有15ns的延迟时间

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