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由于液晶顯示屏的低功耗、低電壓和體積小等特點(diǎn)，使其在便攜式計(jì)算機(jī)、彩色液晶電視、示波器等各種電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。但是對(duì)于液晶顯示驅(qū)動(dòng)技術(shù)來說，液晶偏壓在液晶顯示對(duì)比度和顯示灰度的控制中起著重要的作用。

1 液晶顯示原理

在液晶顯示器中，大多為點(diǎn)陣式液晶顯示器。點(diǎn)陣式液晶顯示系統(tǒng)由液晶顯示屏、驅(qū)動(dòng)電路、電源電路和控制電路組成。可以看出驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)液晶所需的信號(hào)，控制電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電路需要的信號(hào)和所要顯示的信息。驅(qū)動(dòng)電路所需的液晶顯示偏置電壓由電源電路提供。電源電路必須產(chǎn)生6個(gè)電位以驅(qū)動(dòng)液晶。其電源電路如圖2所示。電源電路用5V輸入電壓，經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器及分壓電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)液晶所需要的電壓。液晶顯示器并不是以最大電壓驅(qū)動(dòng)，而是由圖2所示的電阻和發(fā)射極輸出電路產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電壓，并將此電壓用5個(gè)固定電阻產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所需要的6個(gè)電位(V1～V6)。為減少輸出阻抗，除V1和V6外，其余4個(gè)電位輸出端采用了運(yùn)算放大器做射隨器。可通過6個(gè)電位的變化來調(diào)整對(duì)比度。

2 液晶電源電路

在電源電路中，關(guān)鍵是DC/DC轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率的高低和轉(zhuǎn)換電壓的大小直接影響液晶顯示器的功耗和對(duì)比度的變化。對(duì)液晶顯示模塊來說，不同的液晶顯示模塊對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的要求也不同，多數(shù)要求負(fù)極性電壓，但有的模塊也要求正極性電壓。因此液晶的控制電路需要一個(gè)通用的電源控制電路才能適應(yīng)多類型的顯示模塊。針對(duì)我們所用的液晶顯示模塊的特點(diǎn)和要求，我們采用了靈活性強(qiáng)、易于控制、高效率的電源器件S-8330系列芯片。S-8330系列芯片的輸出電壓有20V，22V，24V，26V，28V，30V6個(gè)檔，可根據(jù)不同的需要選擇不同的芯片，每種芯片的輸出可調(diào)范圍為12V，如S-8330A28其輸出電壓范圍為16～28V。調(diào)整方式為數(shù)字調(diào)整，需要8位串行數(shù)據(jù)輸入，所以非常適合于具有微處理器的系統(tǒng)。

芯片的輸入電壓范圍為2～9V，輸出電流為5mA(VIN=5V,VOUT=30V)。S-8330具有較高的轉(zhuǎn)換效率，實(shí)測(cè)其效率可達(dá)90%。并且功耗很低，靜態(tài)電流為100μA，截止電流為1?5μA。該芯片是高集成度、低功耗、體積小的器件。它是8腳的SSOP封裝。

S-8330系列芯片內(nèi)部集成了一個(gè)8位串行寄存器和8位鎖存器組成的輸出電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。輸出電壓在12V的范圍內(nèi)可調(diào)。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入的時(shí)候，電壓輸出不變。圖引腳符號(hào)功能：1VDIN數(shù)據(jù)輸入，2VCLK時(shí)鐘輸入，3VSTRB鎖存信號(hào)輸入，4VOUT電壓輸出，5VIN電源輸入，6CONT外接電感，7ON/OFF電源開/關(guān)引腳，8VSS地。

在每個(gè)VCLK的上升沿VDIN上的數(shù)據(jù)被送入串行寄存器，當(dāng)輸入的時(shí)鐘超過8個(gè)時(shí)，隨最后8個(gè)時(shí)鐘輸入的數(shù)據(jù)有效。當(dāng)VSTRB由低變高時(shí)。串行寄存器的內(nèi)容被鎖存到8位鎖存器中。輸出電壓隨著鎖存器中數(shù)據(jù)的變化而變化。

以S-8330A20為例，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為OOH時(shí)，輸出電壓為8V;當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)為FFH時(shí)，輸出電壓為20V。寄存器的位數(shù)為8位，因此可將12V分成256份。即每個(gè)LSB為46?875mV。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)從OOH轉(zhuǎn)變到7FH時(shí)，誤差為-1/2LSB～+1/2LSB。而當(dāng)輸入數(shù)據(jù)從OOH轉(zhuǎn)變到FFH時(shí)，誤差為-2LSB～+2LSB

其中tsc(數(shù)據(jù)建立時(shí)間)最小值為0?5μs。Thc(數(shù)據(jù)保持時(shí)間)最小值為0?5μs。Tss(VCLK的下降沿到VSTRB的上升沿)的最小值為0?5μs。Tda(VSTB的脈寬)最小值為0?5μs。Ths(VSTRB的下降沿到VCLK的上升沿)最小值為0?5μs。Tdc(VCLK的脈沖寬度)的最小值為0?5μs，典型值為4?17μs。Ttc(VCLK的周期)的最小值為5μs,典型值為8?33μs。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)時(shí)，一定要滿足上述的時(shí)序要求。

電源開/關(guān)引腳用來控制芯片的操作。當(dāng)電源開/關(guān)引腳接到低電平時(shí)，除電壓調(diào)節(jié)電路外，芯片內(nèi)其它電路停止工作，并且使VOUT內(nèi)部短路到VSS。這時(shí)，電流通過電感和二極管由VOUT引腳流入VSS。因此，需要一個(gè)開關(guān)來切斷電流。圖4是一個(gè)應(yīng)用P溝道MOS管2SJ356作為開關(guān)管的電路。當(dāng)電源開/關(guān)引腳為低電平時(shí)，通過MOS管MN使2SJ356截止，切斷通過VOUT流入地的電流。ZD是齊納二極管。保護(hù)MOS管源極和柵極間的電壓不超過15V。為提高效率，RA和RB的阻值要設(shè)的較大，以減小流過的電流。當(dāng)電源開/關(guān)引腳不使用時(shí)，要將它接到VIN引腳。

如果輸出電流大于10mA，可選擇S-8331系列芯片，此時(shí)需外接三極管，若輸出電流為1～10mA之間可選擇S-8330A系列芯片;小于1mA選擇S-8330B系列芯片。8330A和8331系列工作頻率為180kHz，8330B系列工作頻率為50kHz。
外圍器件的選擇：電感允許通過的最大電流為IPK，其數(shù)值為：

IPK=SQR[2IOUT(VIN+VD-VIN)/FOSCL]

其中FOSC為工作頻率。例如：當(dāng)VIN=5V，VOUT=30V，IOUT=5mA，F(xiàn)OSC=180kHz，設(shè)L=47μH，計(jì)算可得IPK=174mA。因此可以選擇47μH，負(fù)載電流大于174mA的電感。二極管的開關(guān)速度應(yīng)小于500ns，導(dǎo)通電壓小于0?3V，額定電流為IPK或更大。輸入和輸出電容建議使用鉭電容，并應(yīng)盡量靠近輸入、輸出引腳。

3 結(jié)束語

S-8330/8331系列芯片靈活性強(qiáng)，可以根據(jù)不同的需要選擇不同的芯片，并且可以用軟件通過串行通行調(diào)整輸出電壓。由于S-8330/8331系列芯片自身的特點(diǎn)和較高的轉(zhuǎn)換效率使其在便攜式數(shù)據(jù)采集終端、掌上型電腦、照相機(jī)、視頻設(shè)備等方面得到廣泛的應(yīng)用。