摘要：彩色PDP顯示系統(tǒng)是目前大型壁掛式電視、HDTV和大型多媒體顯示技術的發(fā)展趨勢，文中為PDP顯示屏的特點出發(fā)，介紹了彩色PDP驅動集成電路的基本結構和性能特點，并給出了PDP顯示屏的兩種接口電路。

關鍵詞：PDP彩色等離子體顯示屏驅動SN755XX

近年來，彩色PDP技術不斷取得進步，

采用彩色PDP的大型壁掛式電視、HDTV和適用于多媒體顯示的大型顯示設備都已接近完成。1995年以來，世界各大廠商相繼建線投產各種類型的彩色PDP。這些成績的取得，不僅僅歸功于彩色PDP顯示屏本身的開發(fā)成功及生產技術的建立，更重要的應當歸功于驅動集成電路技術的發(fā)展。對于一個性能良好的PDP彩色電視來說，其驅動集成電路系統(tǒng)占總成本的70～80%。

彩色PDP顯示屏按其結構的不同可分為兩種類型，即交流型彩色PDP和直流型彩色PDP（AC型和DC型）。按驅動方式又可分為行順序制驅動方式和存儲驅動方式兩種。

彩色PDP是主動發(fā)光器件，其亮度與各個像素的發(fā)光時間成正比。一般情況下，在進行矩陣平面的行順序驅動時，隨著掃描線數(shù)據(jù)的增加，其亮度會下降。因此，不管是AC或DC彩色PDP，都采用存儲式驅動來增加實際的發(fā)光時間，從而實現(xiàn)高亮度。

存儲式驅動方式基本上由寫入、

發(fā)光維持和擦除三個周期組成，驅動集成電路的作用是給彩色PDP施加定時的、周期性的脈沖電壓和電流。

為此，彩色PDP的驅動集成電路有兩組：第一組是處理顯示數(shù)據(jù)的尋址驅動器，也叫列驅動器;第二組是負責寫入時掃描和維持放電的掃描驅動器，也叫行驅動器。

本文著重介紹SN、μPD系列彩色等離子體顯示板的幾種驅動集成電路，同時，也將介紹三電及結構的驅動電路。

1彩色PDP驅動集成電路結構及性能

1。1結構特性

圖1為彩色PDP驅動集成電路的基本結構。通常將驅動器內部結構分為兩部分：一是邏輯電路，用于控制顯示屏信號和處理顯示數(shù)據(jù);二是驅動電路，

用于將信號電平移位和對顯示屏施加發(fā)光所需的脈沖。尤其是驅動部分，要使彩色PDP進行氣體放電，必須提供高電壓，所以這種結構需要特殊的集成電路工藝技術，這一點和一般的邏輯集成電路不同，具體的特殊性能如下：

●高耐壓輸出

彩色PDP驅動器的耐高壓輸出能力是其最重要而且是最基本的性能，這完全是由彩色PDP本身的結構特性所決定的。因此，要求彩色PDP的制造者和半導體集成電路的制造者必須建立緊密合作的關系，以便共同開發(fā)彩色PDP的驅動集成電路。

目前的驅動器已能確保彩色PDP的需求。隨著彩色PDP本身結構的改善，所需的驅動電壓會下降，同時，驅動器的開發(fā)也在向著最優(yōu)化的方向發(fā)展。

以AC-PDP為例，尋址驅動的輸出耐壓為60～100V，

輸出電路同步源和漏電流都在10～30mA之間，掃描驅動器的輸出耐壓為150～200V，輸出源、漏電流均為200～400mA，其輸出電流大都取決于所采用的顯示屏的尺寸以及所驅動的顯示屏電極上所施加的切換脈沖。

●邏輯部分

驅動器的邏輯部分的性能通常用移位寄存器（將串行信號變換為并行信號的電路）的最大時鐘工作頻率fmax來表示。在CMOS邏輯電路中，柵極長度（L）越小，fmax越大，因此，集成電路芯片的面積和電路的功耗越小越有利。

目前，實用的驅動器邏輯部分的柵極長度L為1。0～2。5μm，fmax為20～36MHz。這樣的速度，對于HDTV和高精度的數(shù)據(jù)顯示所必要的尋址驅動器而言，完全可以滿足其數(shù)據(jù)移位的要求。

●彩色PDP驅動集成電路的功耗

為了有效地發(fā)揮平面顯示彩色PDP的特性，設計時應將與顯示無關的其它電子元器件的功耗設計得盡可能小。因為驅動器本身的功耗會給整個彩色PDP的顯示性能帶來影響。

彩色PDP的電流部分的功耗大致分為三部分：

（1）邏輯部分;（2）電平移位寄存器;（3）高壓驅動部分。這三部分都應降低功耗。正常情況下，邏輯部分功耗在20mW以下（高耐壓64路輸出啟動顯示板），電平移位寄存器部分應在200mW以下。至于因顯示屏電容部分的充放電而產生的高壓驅動電路的無效功耗，目前利用功率分散驅動方式（采用電流開關電路等）已經能夠在100腳塑料封裝的自然散熱條件下滿足彩色PDP的顯示需求。

●串擾現(xiàn)象

高耐壓CMOS驅動集成電路在系統(tǒng)中常常會出現(xiàn)相互串擾的現(xiàn)象。如圖2所示，彩色PDP屏包括高壓在內一共有四組以上的電源系統(tǒng)。只要驅動電路使它們工作，就會產生很大的串擾噪聲，在系統(tǒng)間造成相互影響。此外，作為驅動區(qū)負載的彩色PDP顯示屏，在放電時和非放電時的狀態(tài)也截然不同，這也助長了串擾現(xiàn)象的發(fā)生。

為了克服串擾現(xiàn)象，彩色PDP的驅動集成電路在設計和工藝上比普通的集成電路采取了更為嚴格的控制措施。例如，在開發(fā)集成驅動電路的同時開發(fā)特殊的耐高壓工藝，對于集成電路上的元器件結構設計和電路布局等，也都給予了特殊地注意。另外，還要盡可能地抑制集成電路內的電容，切斷可能產生半導體開關元件作用的總線等。

●功率回收

在彩色PDP的驅動過程中，需要盡可能地減少對發(fā)光無用的功耗。除了放電能量向發(fā)光能量轉換產生的損耗外，無效功率主要來自電極的電阻部分和電容的充放電。上述兩種寄生負載——電阻分量和電容分量的值是顯示器本身固有結構所決定的。從驅動器方面來改善電阻分量是不可能的。但是，對于電容充放電的電能，驅動器可以設法回收一部分，這樣，可以在驅動器內部設計功率回收電路，但要求在進行回收時，驅動集成電路本身不能產生寄生負載。

●電源順序

在彩色PDP系統(tǒng)中，一共有四組以上的電源（其中包括高壓電源）共處在一個系統(tǒng)之中，電源依照規(guī)定時刻同步工作。在系統(tǒng)設計時，對于電源接通的順序以及發(fā)生錯誤工作時的保護等問題都要予以仔細地考慮。尤其是直接與彩色PDP顯示屏相連接的驅動器，如果發(fā)生錯誤動作，則不僅會破壞集成電路本身，甚至會毀壞顯示屏以致整個系統(tǒng)。因此，驅動器應當具備故障保護功能以及順序斷開電源的功能。

1。2PDP驅動集成電路

a。尋址驅動集成電路SN755831

圖3給出尋址驅動集成電路SN755831的內部功能方框圖，表1為其技術參數(shù)。

該驅動器具有64個端口，三態(tài)，最大耐壓160V輸出，其邏輯電路全部由5VCMOS器件構成，可以直接輸入來自彩色PDP信號處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

另外，利用集成電路的內部控制可消除高壓開關時的穿透電流;SN755831利用TSC端子可以完成輸出的高阻抗模式。由于采用了介質分離工藝，從而使SN755831內部的輸出嵌位二極管可避免串擾現(xiàn)象。

b。掃描驅動器SN755834

圖4是最大耐壓為210V的64端口掃描驅動器SN755834的內部方塊圖，表2為其主要參數(shù)。作為掃描驅動器，其輸出耐壓足以驅動100cm級的顯示屏。另外，SN75834具有200mA漏線電流能力以及400mA的輸出電流二極管。

表1SN755831的技術參數(shù)

SN755834的自身功耗非常低，在100腳塑料封裝的條件下，完全可以驅動處于自然冷卻狀態(tài)下的彩色PDP顯示屏。

2SN系列PDP驅動集成電路

驅動器SN75551/75552和SN75553/75554的邏輯框圖分別如圖5和圖6所示，SN75551和SN75552是掃描方向的驅動器，兩者的性能完全一樣，只是輸出引腳排列順序相反;SN75553/75554是送數(shù)據(jù)方向的驅動器，它們之間也只是引腳排列順序不同。

復合脈沖的作用一是提供整屏的刷新脈沖電壓，二是提供掃描行的半選電壓。它是影響顯示性能的主要因素之一。復合脈沖波形的電壓較高、瞬間電流大，且不能有太大的過沖電壓，否則會超過顯示屏的飽和區(qū)和驅動器的安全工作范圍。采用高壓場效應管組成復合推挽電路產生的高壓脈沖可滿足顯示驅動負載的要求。

利用TI公司的專用集成電路SN75500和SN75501可以實現(xiàn)“一次一行”的選址方式。

2。1Y方向（掃描方向）驅動

掃描方向驅動是采用SN75500來掃描要書寫信息的電極。特殊組的選擇S0、S1一旦確定，該組的8位輸出就決定于8位存貯器的數(shù)據(jù)。另外，電路設計時一般將SN75500懸浮在約120V的高壓方波上。當選中其行時，首先利用SN75500上約80V的高壓脈沖來擦除該行信息，然后輸出寫信息的半選脈沖，此時一旦送數(shù)方向上的SN75501輸出寫脈沖，所對應的點即被寫上，否則該點僅加上一半的寫脈沖而不被寫上。

2。2X方向（送數(shù)）驅動

X方向驅動是采用SN75501集成電路來驅動送數(shù)方向的電極，利用集成電路本身所具有的維持功能可以使X電極上在沒有數(shù)據(jù)時只產生維持脈沖。在有數(shù)據(jù)到來時，根據(jù)數(shù)值為0或1來確定不產生或產生書寫脈沖。數(shù)據(jù)以串行方式輸入可極大地減少數(shù)據(jù)線。

2。3控制電路及計算機接口

控制電路胳膊于協(xié)調掃描及送數(shù)的同步，并產生各種掃描及送數(shù)脈沖，同時產生順序地址，順次地取出刷新存貯器中的信息并經過并/串轉換電路送至SN75501驅動器;另外還可用于協(xié)調CPU與順序地址同時訪問雙口存儲器的操作，以使二者能以一定的協(xié)議正常工作而不發(fā)生沖突。

計算機接口電路的主要部分是雙口存儲器，該存儲器的數(shù)據(jù)、地址及控制總線應分別連到Intel8031單片機的總線上。

計算機接口電路中有一個端口可以切換顯示器的工作狀態(tài)以使顯示器可以處在動態(tài)掃描方式或靜態(tài)維持方式。顯示器的原理框圖如圖7所示。

3三電極結構的彩色等離子體顯示板的驅動方法

AC型彩色等離子體顯示板以三電極結構為主，驅動電路如圖8所示。該結構包括兩個維持電極（即X-電極和Y-電極）和呈空間正交的選址電極。X-電極同功率分配器相連，Y-電極同掃描驅動集成電路相連。選址電極連選址驅動集成電路以接受信息進行寫入。驅動集成電路分成邏輯部分和高壓轉化部分。前者用于處理數(shù)據(jù)，后者則根據(jù)這些數(shù)據(jù)來提升電壓以達到工作電壓，并產生高壓和大電流。42英寸彩色等離子體顯示板的驅動電路以PD3001FD3233和PD3001FD3203為主，其主要特征如下：

●用硅柵C/DMOS（把CMOS和DMOS復合）工藝制作，耐電壓高，功耗低;

●使用兩層金屬配線技術，信號線和獨立線分別用了兩層金屬，可實現(xiàn)大電流和小型化;

●采用100腳扁平塑料封裝。

PD3001FD3233和PD3001FD3203內含移位寄存器、鎖定電路和電平位移電路。移位寄存器主要用于把外部的串行信號變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)，以使集成電路成為并行輸出;鎖定電路可將移位寄存器的并行輸出根據(jù)鎖定信號予以保存;電平位移電路用于將移位信號電平轉變?yōu)楦邏弘娖?，選址驅動器的輸出電平為60V～120V，它可根據(jù)選址信號（STB）把鎖定信號保存的數(shù)據(jù)傳遞到電平位移電路。

表3、表4分別列出了兩種選址驅動器和掃描驅動器集成電路的主要規(guī)格。

表3選址驅動器的主特性表

4接口電路

4。1VGA接口電路

圖9所示是由視頻放大器、高速A/D變換器、數(shù)字鎖相環(huán)、中央控制器、色彩校正電路和輸出緩沖器等組成的VGA接口電路，它的主要功能是對模擬信號進行數(shù)字化，并提供同步和消隱等控制信號。視頻放大器的主要功能是將輸入的模擬RGB信號放大到A/D變換器所需的電平2V（p-p）;同時將放大后的RGB信號的墨電平嵌位到3。0V。實際上是彩用了計算機彩色顯示器中常用的視頻放大器LM1203，它的通帶寬度為70MHz。

該接口電路采用了富士通視頻放大器和高速變換器MB40558，其最大轉換速度為40Mbps，線性誤差為1。5%。實際使用的時鐘頻率為25。1752MHz，正好是VGA行頻31。469kHz的800倍，便于分頻。標準行正程時間為25。422μs，使用的時鐘采樣頻率為25。1725MHz，可以達到640點。

色彩校正電路的主要作用如下：

（1）進行反γ校正。進行反υ校正是為了彌補CRT電光轉換的非線性，目前的圖像信號在傳輸過程中應預先進行γ校正。而PDP與CRT的發(fā)光機理不同，所以要進行反校正。

（2）調整PDP三基色的色域。由于PDP熒光粉是受紫外光激勵而發(fā)的光，因此其色域與自然光有差異。為了使PDP顯示器的圖像更加逼近自然，設計時必須進行色域調整。具體電路是用EPROM以查表的方式實現(xiàn)的。

接口電路所有的控制信號均由中央處理器產生，該電路采有Altera公司的產品。設計中使用AHDL語言，不僅縮短了研制周期，還節(jié)約了邏輯部分。實際電路中使用74F574對24路RGB信號進行鎖存。對同步控制信號則用74F541進行緩沖。

4。2視頻接口

視頻接口電路主要由視頻解碼器、中央控制器、行存儲器和單片機等組成，實際電路如圖10所示。

隨著數(shù)字信號處理技術的不斷發(fā)展，目前已出現(xiàn)了許多數(shù)字式視頻解碼器。彩色等離子體顯示板采用美國SPT公司生產的新型數(shù)字式視頻解碼器較為合適。該芯片可接收復合視頻S-Video輸入，并兼容NTSC和PAL等制式。由于芯片采取16位A/D轉換器，因而圖像的信噪比得到了極大地改善。數(shù)字梳狀濾波器可保證圖像的水平分辨率。利用單片機可控制亮度、對比度、色飽和度等圖像參數(shù)，還可以選擇輸出圖像信號的格式。解碼器則用來輸出水平同步（Hsync），水平消隱（Hblank），垂直同步（Vsync），垂直消隱（Vblank）和寄數(shù)行信號（ODD）等圖像信號。32英寸極色等離子體顯示板的分辨率為640×480線，在NTSC采樣頻率為12。272MHz時，每一有效象素為640個，每一幀圖像的有效行為480行，奇、偶場各240行。對NTSC和PAL兩制式芯片都可使用，只需經過適當?shù)霓D換即可。