單片機硬體進階心得7:利用輸入輸出阻抗分析經典VCOM電源電路

串口屏的那些事兒 發佈 2024-03-29T18:33:03.029127+00:00

先看一個實際應用案例:在TFT液晶屏上都需要外部供給一個3.8V左右的VCOM驅動電壓,電流約為10mA(每款液晶屏的實際電壓、電流不同)。VCOM電壓精度一般需要做到+-3%以內,因為VCOM電壓會影響顯示畫面對比度,所以較大的VCOM電壓偏差會導致顯示畫面異常、對比度變差。

先看一個實際應用案例:在TFT液晶屏上都需要外部供給一個3.8V左右的VCOM驅動電壓,電流約為10mA(每款液晶屏的實際電壓、電流不同)。VCOM電壓精度一般需要做到+-3%以內,因為VCOM電壓會影響顯示畫面對比度,所以較大的VCOM電壓偏差會導致顯示畫面異常、對比度變差。

針對上述這個實際應用案例,通常大家使用的電路如圖1所示,直接用一對電阻做分壓電路。假設該液晶屏的VCOM驅動電源為3.8V、10mA、R1為100歐姆,我們來看看如何計算電阻R2的阻值。

如果直接使用R1、R2電阻分壓計算,得出R2=(3.8/(5-3.8)) *R1=316歐姆,則接入上述實際電路中,我們會發現VCOM電壓根本不是我們期望的3.8V,而是只有3.2V左右、且畫面顯示異常。

下面我們從阻抗的角度來分析上述計算錯誤的原因。因為VCOM驅動電源3.8V、10mA,故可以等效認為VCOM引腳的輸入阻抗為r=3.8V/10mA=380歐姆,等效電路如圖2所示。所以,上述計算過程只考慮了輸出埠對5V電源和地的輸出阻抗R1、R2,沒有考慮到輸入阻抗r對分壓電路的影響。

從圖2所示的等效電路可以看出,VCOM輸入阻抗r不可或略,r與R2並聯後與R1串聯。據此,重新計算得R2=1.9K。再該電路中,輸出阻抗不是無窮小,而是大到千歐姆;輸入阻抗不是無窮大,而是小到了只有380歐姆。

上述VCOM電路簡單、易用,在實際中得到了廣泛應用。但是也有一些場合,因為VCOM電流有較大範圍的變化,導致上述電路不能正常工作。這也是目前市場上有部分8寸的串口屏,夏季調整好的對比度、冬天看不清畫面的故障原因(有很多客戶踩過這個坑)。下一篇將針對該問題做詳細分析,並繼續利用輸入、輸出阻抗的概念,討論如何改進該VCOM電路。

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