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[讨论] 关于EPD(电泳显示)面板供电求点播。

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一粒金砂(中级)

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发表于 2015-8-13 13:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
EPD 技术简介:
       电泳显示技术系将黑、白两色的带电颗粒封装于微胞化液滴结构中(如下图),由外加电场控制不同电荷黑白颗粒的升降移动,以呈现出黑白单色的显示效果,代表厂商是美国E-Ink公司与SiPix公司。由于EPD技术可呈现出高反射率、高对比的黑白显示效果,因此十分适合做电子纸。

电泳显示技术微胶囊.jpg


现在使用GDE043A2 EPD  面板 这个显示模组是 TFT 驱动的电泳显示屏, 集成电路包含源驱动电路和栅驱动电路。

显示模组的分辨率是 800×600( SVGA),有效显示区域对角线是 4.3 英寸。

屏幕模组供电要求多电源轨供电,同时对上电时序有较严格要求:



上电时序.png

现在要设计其供电电路,如上图,电源需要提供逻辑电路、灰度电压、栅源极控制电路的多种等级电压。

如下图找到了EPD屏的参考设计,不过自己之前没有接触电源在这方面,求坛友点播一下

该设计通过了一个LED驱动器提供了+15 -15V的电压(感觉好神奇~)

SCH1.png

IC为AME5142,在这有DataSheet http://www.ame.com.tw/Product/Datasheet/AME5142.pdf

AME5142.png



查了一下,Ti有专门的用于EPD供电驱动的IC  TPS65185,不过感觉比较贵了。








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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2015-8-18 22:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 liutogo 于 2015-8-18 22:53 编辑

其实有点习惯了在论坛上发帖没有回应,感觉中国的电子论坛就是没有外国的活跃,倒是参加活动,灌水盖楼还能好点。(我也很爱凑这热闹)
很多的问题都还需要自己解决,对于该帖子的问题自己查了查资料,凭借自己一般的基础,粗浅的理解并写了下来,消灭0回复!
自己后面写的内容,基本都是定性的分析,肯定存在漏洞,请大家指正。

引言:在电子纸EPD面板的供电上遇到了多轨供电的一些问题。这样的问题在LCD面板的偏置供电上也需要解决,值不够EPD面板要求的更加严格。

最近浏览的资料发现使用充电泵能够较容易的获取正负电压,不同充电泵相关的路设计(对应提供不同轨的电压)是在DCDC Boost SW端之后演绎的。

TI.com《使用外部充电泵生成辅助电压》同样也说明了使用充电泵设计赋值供电的方法,这里通过几个充电泵电路例子来说明一些通用的设计原则等问题。
http://www.ti.com.cn/general/cn/ ... tsp?contentId=66914

EXAMPLE1
首先分析Ti官方TPS61085 datasheet 9.3.2 TFT LCD Application Circuit提及的电路。
clipboard.png
电路元件的取值依据可参考 《LCD Bias Power Reference Design with TPS61085》
原理图上部分左右两边分别提供VGL VGH,每一边都可以看成包含两部分(1)充电泵级 (2)稳压级

先来分析右侧升压电路(理想条件下):
clipboard1.png
在SW导通接地时,由Vs上的电容对C1充电,由C3上较高的电压对C2充电。在SW与地断开时,通过L上的感应电压加上电源电压将C1、C2(有称作飞跨电容、我认为可叫做自举升压电容)电压抬高对储能电容C3 C4充电,经过暂态过程,C3、C4上的电压可以较稳定到2Vs、3vs。

再来分析右侧负电压产生电路(理想条件下):
clipboard2.png clipboard3.png clipboard4.png
在SW与地断开时,L右侧的脉冲对C6充电,C6下正上负(电流路径如上图(中)),在SW导通接地时,C6(下正上负)对C7进行充电,使得VGL上产生负电压,电压值应该为-Vs(电流路径如上图(右))。

分析稳压级电路:
clipboard5.png
充电泵提供的3Vs并不是TFT面板所需要的,同时这个电压可能并不稳定,还需要进行降压稳压。
在齐纳二极管的作用下,保持输出电压为VGH = VZ(D8) - Vbe(Q1)。
同时还可以使用 诸如 TL432 之类的并联稳压器

clipboard6.png
此处再次理解“并联”的含义,并联稳压器(shunt Regulator)与负载是“并联”在与电源相连的分压电阻后面的,通过并联稳压器控制稳压器的分流来达到稳压的目的。这和LDO这类的串联稳压器不同。注意,TL431并联稳压器Ika要在1-100mA范围内工作。

EXAMPLE2
下图为电子纸参考设计的供电方案的+-15V供电部分:
clipboard7.png
图中AME5142为Boost型LED驱动器,在Boost电路的SW之后加上一定的电路,来实现正负15V输出。
该方案正15V电压直接有Boost DCDC转换器得到,负15V电压的原理同Example1.
局部分析:
1)图中关于反馈电阻的设计,C27的作用,请参见:《DCDC 转换器中电阻式反馈分压器设计考虑因素》
2)图中使用了两个二极管D2 D3主要为了减小正负电压供电的不对称性。(负电压的绝对值为Vsw - 2Vd(DAN217U))
3)图中增加了N沟道MOS管,可以通过MCU控制15V供电


EXAMPLE3
在Example2 AEM5142的基础上,SW外接以下电路,实现+22V -20V供电
以下分析正22V供电充电泵电路(分析还不完全)
clipboard8.png
当SW接地时,三极管Q6导通给电容C30充电,在SW与地断开时,通过L上的感应电压加上电源电压,抬高C30电容上的电压,给C34 C36 供电。当电路稳定时,三极管Q6的发射极电压保持在R28 R30分压值(+8.3V)减去Ube(Q6)约7.6V,是的可以保证在升压输出端可以有Vsw+7.6-2Vd(U4)=+22V的电压。
上图中通过MCU控制的三极管Q5的作用是控制Q3 的导通与截止,PA3为高电平Q3导通,+22V开始供电。

下面分析负20V供电情况:
clipboard9.png

改负电压充电泵的设计原理与之前的负电源供电充电泵一致,不过电路形式有所不同。
当SW与地断开时,L右侧的脉冲对C31(左正右负)充电稳定是充电电压为Vsw+V-,当SW接地时C31(左正右负)对C40 C8进行充电。
稳定是,V-电压为三极管Q7发射极电压 V- = VR29 R41电阻分压 + Ube = -5.5+0.7 = -4.8, 稳定时负电压输出为-15-4.8 约为-20V。


EXAMPLE4
在simultisim上仿真了一下电路:
clipboard10.png
该负电压产生电路在Example1的基础上改造而成,经过仿真在负载R1 R2上可以生成相差二倍的负电压。


就这样了,恳请指正。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2016-3-14 11:43 | 显示全部楼层
朋友,没人回复你,我来支持你一下。我最近也准备研究这一块内容,下次有问题来和你探讨啊。

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现在发帖子能答复的不多,有问题讨论讨论  详情 回复 发表于 2016-3-22 21:48


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 楼主| 发表于 2016-3-22 21:48 | 显示全部楼层
firemfox 发表于 2016-3-14 11:43
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Rank: 6Rank: 6

发表于 2016-3-23 11:08 | 显示全部楼层
电泳显示能耗低,功能比较独特,不刺眼,日光性好光谱全,柔性显示等。
TI有负电压产生电路的Example1设计实例
参靠就行


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