如何解决LED显示屏振荡?

在科技高度发展的今天，电子产品的更新换代越来越快，LED灯的技术也在不断发展，为我们的城市装饰得五颜六色。对驱动芯片有更深入的认识，可以使我们LED显示屏的性能及寿命有更清晰的评估。现在，越来越多的屏厂工程师，在进行驱动芯片导入时，开始关注芯片本身的工作环境及工作方式。

譬如，驱动电流的一致性，REXT电压的一致性，芯片VDD尖峰，驱动端口的波形等等。LED显示驱动端口振荡现象，驱动芯片的OUT驱动端口，直接与LED灯相连，是驱动芯片最核心的部分。鉴于振荡给LED显示屏带来的诸多危害，本文将针对某些驱动芯片存在的端口振荡问题做简单介绍，并分析其产生的原因及改善方式。

测试方法

电源为5V40A电源，带单个模组。模组正常点亮，用示波器探头，接地端连接模组地线接入口，探头接触驱动芯片的驱动端口。

测试结果

市场某主流驱动芯片在干扰较大的模组上(譬如P10静态等)，出现了端口振荡现象。

SM16016/SM16026在干扰较大板型上，没有出现振荡现象

某主流IC在干扰较大板型上，出现振荡现象

振荡的危害

端口的振荡，带来了诸多危害：

显示效果差

芯片内部的恒流反馈环路，在稳定的工作状态下，才能达到理想的恒流效果。端口振荡，芯片无法达到恒流。更需说明的是，此类易振荡的芯片，在低灰时，仍然会有振荡发生，严重影响低灰效果。对一致性要求较高的全彩屏而言，屏厂花了恒流芯片的钱，比用了恒压芯片甚至更差的效果。

LED灯的使用寿命大幅度降低

从振荡波形可知，LED灯的负极一直在电压差为2V，频率20MHz左右的类正弦波下工作。较大的电源尖峰、瞬态大电流、持续极高频的开关会降低LED灯的使用寿命。

电源波动大，降低电源寿命

如果5V40A电源满负载工作，即40A电流负载，那么对于电源来讲，电流变化将是安培级电流在20MHz左右持续振荡。直流电源输出端电容，在较高频率的大电流波动下，等效内阻发热，降低寿命，进而造成更大的模组尖峰。损坏的不仅仅是电源，而是模组上所有的元器件及驱动芯片。

EMI超标

持续频率20MHz的类正弦波，每个驱动端口的电流变化在0mA到40mA左右，电源则是安培级电流在20MHz左右持续振荡。这样会导致整个箱体，在20MHz左右频率点上的dBuV值叠加，最终导致EMI在该频率点易超标准。

模组电容异响

电容响声往往是由于电容发热损坏造成。同理于电源电容，端口振荡会更易造成电容损坏并发出异响。

振荡的原因及防范措施

振荡原因

以恒流源驱动芯片应用方案为例解释OUT端口振荡现象。

系统应用图(含寄生参数)

电感L0、L1……LN是系统电源走线上的寄生电感，电容C0是走线寄生电容。

系统电源VIN上电时，OUT端口电压下降超过LED灯电压降后，OUT端口开始输出电流，寄生电感L0~LN上的电流发生变化，因此系统电源走线上的电压出现纹波。

上图中，OUT端口输出电流开启，端口寄生电感L上产生电压突波，同时电源VIN存在电压纹波，因此芯片OUT端口出现较大幅度的电压纹波。

LED显示屏上所有的LED灯同时被点亮，即屏上所有驱动端口开启输出电流，在此瞬间OUT端口的电压纹波来源：1)芯片OUT端口寄生电感产生OUT端口电压纹波;2)各条电源或者地线上的寄生电感导致系统电源VIN上产生电压纹波，串联传输至芯片OUT端口。

另外，增加驱动端口响应时间的做法，会造成低灰显示效果差的问题。

防范措施

从上述分析可知，避免端口振荡的措施为：

1， 驱动芯片稳定性：更换稳定性更好的驱动芯片，从源头上避免振荡出现。

2， 模组走线优化，减少寄生电感：尽量采用地线，电源线铺铜的方式，但是受限于板上空间限制，改善空间不大。

3， 模组电容加大：会带来成本的增加。

结语

由于市面上某些驱动芯片的内部稳定性较差，在板上寄生电感影响下，出现驱动端口振荡的问题。这样会导致显示效果差、缩短LED灯及电源寿命、更高的EMI、电容异响等问题。

采用稳定性较高的驱动芯片能够避免出现端口振荡问题。相信在未来的科学技术更加发达的时候，LED会以更加多种类的方式为我们的生活带来更大的方便，这就需要我们的科研人员更加努力学习知识，这样才能为科技的发展贡献自己的力量。