車載OLED顯示模塊ESD/EOS防護方案

AMAZINGIC晶焱科技提供車載OLED顯示模塊ESD/EOS防護方案

OLED (Organic Light-Emitting Diode) 即有機發(fā)光二極管，是一種具有多層結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光器件。相較于傳統(tǒng)的LCD (Liquid Crystal Display)利用液晶及背光模塊顯像的原理， OLED顯示模塊利用其本身加電自發(fā)光的原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得它具有更輕薄、亮度高、功耗低、回應(yīng)快、清晰度高、柔性好、發(fā)光效率高的特點，能滿足消費者對顯示技術(shù)的諸多新需求。現(xiàn)今OLED顯示模塊已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中來替代傳統(tǒng)的LCD，如工業(yè)自動化設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備，消費類電子產(chǎn)品如手機、平板、穿戴類手表、筆記本電腦、VR設(shè)備等。

同樣隨著電動汽車的迅猛發(fā)展，各大車企在不斷提升汽車性能的同時，不乏加入新的OLED顯示設(shè)備以提升用戶的駕駛體驗，比如將顯示設(shè)備做到2K甚至是4K高清顯示，車載系統(tǒng)的儀表、中控、娛樂三聯(lián)屏等新穎設(shè)計，其中中控顯示平板也逐漸增多使用OLED顯示模塊以大幅提高顯示分辨率。在車載顯示模塊與主機通信協(xié)議中，使用最多的是LVDS (Low-Voltage Differential Signaling)與eDP (Embedded Display Port)協(xié)議。相較于傳統(tǒng)的LVDS通信協(xié)議，eDP通信協(xié)議具有單信道速率高、功耗低、EMI干擾小、數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力強等特點，被廣泛應(yīng)用于提升OLED顯示模組與主機間的通信效率。

編輯搜圖

圖一. eDP通信協(xié)議架構(gòu)

eDP通信協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸主要分三部分：影音傳輸?shù)母咚冁溌?(Main Link)、輔助通道 (AUX)、熱插入 (HPD)。高速鏈路 (Main Link)可支持1~4對差分信號通信，為數(shù)據(jù)的主要傳輸信道，目前eDP通信協(xié)議使用最多版本為V1.4，支持單鏈路最大通信速率為5.4Gbps，最新的eDP 1.5協(xié)議單鏈路也已經(jīng)支持最大通信速率到8.1Gbps。另外，輔助通道(AUX)傳輸速率較低，可以做設(shè)備通信檢測，設(shè)備控制信號通信等功能。

為了保證OLED模塊顯示的穩(wěn)定性，生產(chǎn)廠商通常都會對自家的顯示模塊進行ESD仿真測試，在商規(guī)顯示模塊中普遍只會要求測試到8kV接觸放電和15kV空氣放電等級，但是鑒于車載系統(tǒng)的嚴格要求，ESD測試等級最高會提升至15kV的接觸和空氣放電，測試結(jié)果判定多數(shù)由Class B等級提升至Class A等級，即測試中不允許出現(xiàn)屏閃自恢復(fù)的現(xiàn)象。在如此嚴格的測試條件下，針對模塊的TVS保護方案我們需要做到滴水不漏。當然，在OLED模塊的TVS保護方案設(shè)計中，不僅僅只需要針對eDP接口的各線路做保護，另外還需要針對觸控的SPI信號，以及各類電源信號做保護，以保證各級IC均不被ESD測試所影響以順利通過ESD模擬測試。

在eDP接口保護中，由于高速鏈路(Main Link)傳輸速率高，選擇TVS時要考慮電容值不宜過大，同時高速信號容易受到ESD干擾，需要選擇鉗位電壓參數(shù)越小的TVS產(chǎn)品，才對信號保護效果越好。由于中控平板顯示模塊屬于車載前裝組件，廠商在選擇器件時往往會要求TVS通過AEC-Q101的車規(guī)認證，晶焱科技AZ9系列所有物料均已通過AEC-Q101車規(guī)認證。eDP高速鏈路(Main Link)推薦使用低容值四通道AZ9143-04F或者八通道AZ9143-08F作為ESD和EOS保護設(shè)計，多通道DFN封裝layout簡單，無需打孔繞線，可減小EMI，提升防護效果；輔助通信 (AUX)使用雙通道AZ9515-02F作為ESD和EOS保護設(shè)計，為低速線路保護最優(yōu)性價比產(chǎn)品。另外，觸控IC的SPI通信線路也可用四通道AZ9143-04F或者雙通道AZ9515-02F作為ESD和EOS保護。

表一. 信號線保護TVS基本參數(shù)

AZ9143-04F/AZ9143-08F/AZ9515-02F

OLED顯示模塊若未完善防護設(shè)計，在測試中也會經(jīng)常發(fā)生黑屏、重啟等現(xiàn)象，除了ESD或者EOS干擾到信號線路以外，各類芯片供電電源以及驅(qū)動電源受到干擾也是原因之一。針對電源線路不僅要注重ESD的保護，更加需要注重EOS的保護，因為其常常給顯示模塊各類芯片及其他器件帶來嚴重的損毀，甚至增大客退率。車載OLED顯示模塊中因為電源線路較多，但PCB面積往往較小，所以采用到的TVS保護器件以0402或者0603尺寸大小為主。選擇IPP電流越大、鉗位電壓越低的TVS產(chǎn)品，對EOS的保護效果越明顯，整個OLED顯示模塊的ESD和EOS抗擾能力越強。

OLED模塊內(nèi)需要保護的電源線路眾多，例如PMIC VDD 1.8V 低壓電源，晶焱科技推薦使用超低工作電壓與鉗位電壓產(chǎn)品AZ9625-01F，保護效果極佳。另外，常見需要保護的還有VDD_3.3V，AVDD，DVDD，VGH/VGL，VIN等不同電壓線路，建議使用與其相同工作電壓的TVS產(chǎn)品即可。

表二.電源線保護TVS基本參數(shù)

AZ9625-01F/AZ9523-01F/AZ9585-01F/AZ9808-01F/AZ9812-01F/AZ9315-01F/AZ9707-01F/AZ9315-01F/AZ9710-01F/AZ9712-01F

完善的ESD和EOS保護設(shè)計才能保證產(chǎn)品的性能發(fā)揮不受影響，也是減少產(chǎn)品客退的重要方法。晶焱科技多樣的產(chǎn)品選擇以及豐富的設(shè)計經(jīng)驗，可為終端產(chǎn)品設(shè)計提供更為全面的ESD和EOS防護方案。