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手表EL升压电路分析

xjtudll14年前 (2010-06-05)技术心得19080

前言:折腾了许久的EL升压电路,总算是搞清楚原理了。

EL(Electroluminescence)发光屏是一种电致发光材料发光屏,在结构上,电致发光材料夹在两个电极之间。它的上电极是一种透明的导电膜,称为ITO膜(Indium Tin Oxide film),用于透射光线,而下电极是第二电极,其材料为银或碳或铝电极,发光材料EL主要有硫化锌、硫化钙或硫化锶,再搀杂其它成份如镁、钐、铕或添加荧光染色剂等,来调整光的亮度和颜色。改变激励频率同样能引起光的颜色变化。冷光背光系统多用于为液晶显示器(LCD)提供背光。

EL的亮度随两极电压增大而增强,对驱动电路来讲,EL实际是一个容性负载,其等效电容约为0.2~0.9nf/cm2,电容值越小,

其驱动电流的要求也越小。具体的大小主要由EL的面积与发光材料的配比所决定。一般的驱动电流为0.02~1 mA/cm2。EL的面

积越大,其容性负载越大,需要的电流也随之增大,因而驱动电路的抗冲击能力及负载能力也需相应提高。

当EL场致发光灯片的两极间通电后,发光层内就建立了电场,电子在电场的作用下逆电场方向加速运动,当电场强度足够强,运动状态电子数量足够多,速度足够快时,通过踫撞,发光材料电子就处于激发状态而发生能级跃迁,激发状态电子的能级跃迁表现为发光。如果电场方向不变,则处于运动状态的电子数目逐渐减少,不足以激发电子发生能级跃迁,发光片的亮度就会逐渐降低直至不发光。所以,EL灯片须在EL驱动电路的驱动下,使电场方向是交替变化的,则电子随电场方向的改变而始终处于高速运动状态,使电子不间断地发生能级跃迁,当电场变化频率达到一定程度时,发光片的亮度就会保持平稳。

EL的发光寿命为5000~20000 h,发光强度为50~90 cd2。在温度适应性方面,EL的低温特性很好,但高温对它有些影响,一般

来讲,可在-50 ~50℃的温度范围内可靠工作。

手表里经常用到EL,很多手表都有EL背光。通常手表里用的是集成EL驱动电路。因集成的EL驱动电路比较简单,本文就不叙述了,本文讲述的是用单片机内建的冷光驱动器来驱动EL。如图1所示。占用了单片机两个IO,其中ELP用于充电,ELC用于放电(维持一个交变电压)。充电电路是经典的Boost升压电路。三极管可采用任意小功率三极管,开关管更好。透过循环充放电的动作,在EL面板上产生了一个交变的电压,不同的电压值和频率可以获得各种不同的亮度和色彩。

电路图中尤为需要注意R15,若不加此限流电路,整个电路功耗将非常大。如果单片机没有冷光驱动器,那么就要占用两个定时器来输出方波了。

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图1 单片机驱动EL

需要注意的是,升压后的电压不能简单的参照Boost升压来分析,若按Boost升压分析,输出电压=输入电压/(1-占空比),计算出来才6V,显然和实际结果不符。需要考虑EL的特性即容性负载。EL并非持续耗电,而是在耗电的同时逐渐储能,故不能以一般占空比去换算。此电路纯粹只取高电压,ELP和ELC占空比的设定对电压影响不是很大,但是占空比的设定能使EL的发光看起来更协调。

参考文献:

1、EL的特性及集成电路驱动的研究 张新良,王海,朱宁

2、冷光驱动器(EL driver) 中颖公司SH6xxx系列单片机应用笔记

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标签: EL
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