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使用任意提供的逻辑电源电压简单调节VCOM

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作者:Peter Khairolomour,Alan Li


所有薄膜晶体管液晶显示(TFT LCD)平板显示器都至少需要一个适当调节的VCOM信号以便为平板显示器的背板提供一个参考点。VCOM电源电压的准确值随不同平板显示器而变化,因此必须在出厂时设置VCOM值以便与每一个显示屏的各自特性相匹配。适当地调节VCOM值可以减少闪烁和其它不良影响。

在分压器工作模式中,通常使用机械电位器或微调电位器实现VCOM调节。近几年来,平板显示器制造商开始寻求其它的解决方案,由于机械电位器不能提供满足大的平板显示器最佳图像保真度要求的分辨率。另外制造商还要求通常由技术人员在装配线上完成的物理调节。这种调节不仅消耗时间,而且容易产生由于人为误差或机械振动引起的现场失效。

一种能达到优化平板显示器图像质量提高所需要分辨率的简单方法是使用数字电位器取代机械电位器。使用数字电位器以后,平板显示器制造商能自动完成VCOM调节过程,从而降低了生产成本,提高了产品质量。

但是,许多平板显示器都在较高的电压下工作,选择可提供的电源电压有限。如果有5 V电源的供电系统,那么实现起来就很简单,如图1所示。如果没有5 V的电源,那么电路就变得很复杂。这种设计思想表明了一种简单方法,用任何可提供的逻辑电源都可以给电位器供电,只要能够进行VCOM调节。

图1.  提供5 V专用电源的配置
图1. 提供5 V专用电源的配置

演示本解决方案所采用的器件是ADI公司的AD5258/59 6/8 bit非易失性数字电位器。有一个I2C串行接口用于控制,并且用来将所需要的电位器设置数据存储到EEPROM闪存。AD5259是采用5 V的亚微米CMOS工艺制造的,以便降低功耗。它采用10引脚MSOP超小型封装,这是低成本、小尺寸应用的一个重要特性。

在没有提供5 V电源的系统中,很多设计工程师都会简单地试图从一排电阻串中的5 V处取出抽头。这是一个不可取的解决方案,因为在在写入EEPROM的编程期间,AD5259通常要吸收35 mA电流。由于R1压降过大,它不能吸收这么大的电流。为此,AD5259提供一个单独的VLOGIC引脚,该引脚能连接到任意逻辑电源上。这里使用数字电位器控制MCU的电源电压。现在,VLOGIC电源可以吸收35 mA可编程电流,VDD电源只吸收微安(μA)级电源电流用于为数字电位器内置电阻串的内置开关提供偏置电流。如果平板显示要求提高VCOM电压,可以增加加两个电阻器接到运算放大器的同相增益配置。

图2. 从一排电阻串中处取出VDD抽头
图2. 从一排电阻串中处取出VDD抽头

数字电位器有±30%的两端电阻允许误差。假设R1,R3和Vi的允许误差与电位器相比可忽略不计,下表列出了输出值达到的范围。如表所示,该电路配置保证3.5 V到4.5 V的输出范围,其内部调节步长为±10 mV。另外,由于数字电位器的逻辑电源与MCU的逻辑电压匹配,所以如果需要,数据可以读回到MCU。

表1.  输出电压范围
表1. 输出电压范围

图3所示是数字电位器的方框图。

图3. AD5259方框图
图3. AD5259方框图

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