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深圳市德尔西电子有限公司文件名称: LCM FPC 设计规范文件编号:版本:A 页码: FPC 设计规范深圳市德尔西电子有限公司文件名称:FPC 设计规范文件编号:版 号: 页 码: 一 、 概 述1、 目 的 : 明确 LCM 原理设计方法及 FPC LAYLUOT;完善 LCM FPC 设计规范;2、适用范围适用于LCM FPC设计;3 LCM 原理设计流程概述31 获取设计输入信息;1 模块接口定义包含如下内容:接口定义说明;接口协议要求(8080、6800、3line、4line、I2C、RGB) ;接口 Databus 的位数;2 LCD Driver 是否有要求;3背光电路要求:串并联要求、电流要求、控制方式、亮度级别要求;4.触摸屏电路设计触摸屏驱动要求及其类型要求(如电阻式或者电容式等)5元器件高度及型号是否有特殊要求;6是否带 camera, DSP,speaker&receiver,motor,三色灯,闪光灯等,及其对应的接口和驱动方式;(这个主要适合于双屏;)7.其他要求;32 得到客户的设计输入信息后,首先评估该设计输入信息是否完整,及设计的可行性;然后与客户进行沟通和确认,得到完整可行的设计输入信息;33 根据最后完整可行设计输入信息设计原理图纸;34 完成原理图纸的设计后进行审核,审核通过再进行 FPC LAYOUT;二、LCM 接口说明1接口协议及其对应的接口定义目前使用的接口方式有如下几种:8080、6800、3line 串口、4 线串口、I2C 接口和 RGB 接口;这几种接口协议必不可少 的接口定义如下:8080 接口:databus(8 位、9 位、16 位、18 位) 、RESET、RS(D/C、A0) 、CS、RD、VDD(*1)、GND6800 接口:databus(8 位、9 位、16 位、18 位) 、RESET、RS(D/C、A0) 、CS,W/R、E、VDD、GND3line 串口:SDA、SCK、CS、RESET、VDD、GND4line 串口:SDA、SCK、CS、RS(D/C、A0) 、RESET、VDD、GNDI2C: SDA、SCK、RESET、VDD、GND RGB 接口:databus(6 位、16 位、18 位)(*2)、CS,DOTCLK,HSYNC,VSYNC, ENABLE 及串口接口(如 SDA,SCK,等,主要用于写 LCD DRIVER 的初始化代码)NOTE 1:通常有 logic regulator POWER ,Interface I/O power, analog circuit power 此处用 VDD表示所有的电源;NOTE 2:RGB 接口模式下,其 databus 通常和 8080 接口下的 databus 不相同;2模块与 MCU 之间通讯的接口定义及其意义: 1Databus( DB00DB17):数据总线,用于并行接口的数据传输;需要注意在选择 16 或者 8 位时,深圳市德尔西电子有限公司文件名称:FPC 设计规范文件编号:版 号: 页 码: 不同的 IC 有不同的选择,比如 8 Bit 时候有的选择高 DB10-DB17,有选择 DB0-DB7;请根据 IC 的规格书进行选择;2、RESET:复位信号,对于 LCD 来说通常是低电平复位;3、CS:chip select signal 片选信号,通常是低有效4、RS(D/C、A0):数据和指令的选择信号,高电平数据,低电平指令。5、WR:写信号,通常是上升沿有效;6、RD:读信号,通常是低有效7、SDA:串行数据输入输出,用于串行接口。8、SCK:串行时钟,在串行接口设计中配合 SDA 使用,一般上升沿有效。9、DOTCLK: Dot clock signal; RGB 接口中该信号通常的上升沿数据传输有效;10、HSYNC: horizontal( Line) synchronous signal,RGB 接口中的行同步信号; 11、VSYNC: vertical( Frame) synchronous signal,RGB 接口中的场同步信号;12、ENABLE: 数据有效信号,通常是低有效;13、VDD:LCD 供电电源,包含 logic regulator POWER ,Interface I/O power, analog circuit power, 其中设计成单电源电路时候,则将三个电源连在一起,如果是设计成双电源,则将 logic regulator POWER 和 analog circuit power 连在一起,而 Interface I/O power 单独接出 ;14.背光驱动接口:根据具体的情况有串联和并联两种方式;15、GND:地。3.DRIVER IC 其他接口说明3.1 电源电路:包括 Input POWER (VCI,VDD);Gate driver power supply (VGH,VGL);Source driver power (DDVDH,灰阶电压) ,VCOM POWER (Vcomh ,Vcoml);参考电压(VCL,VREGOUT 等) ,LCD 工作电压(主要指 CSTN 的 VLCD)3.2 升压电路 :包括:一阶升压电路接口(比如 C11P,C11N) ,二阶升压电路接口(C22P,C22N) ;3.3 时钟电路:如 OSC1,OSC2;3.4 其他接口:接口位数及模式选择,IM0,IM2 等;测试引脚等;三、单屏 FPC 原理的设计1. 模块与 MCU 之间通讯的接口设计FPC 接口的一端要完全按照 LCD 的出口定义的要求来设计,保证两者的顺序和功能要完全一致;另一端即为模组的接口定义,要同客户沟通来确定。注意两端接口的顺序要尽量保证一致,以避免给 layout造成困难。这些接口定义中,通常我们只是直接连接出来,但是在 RESET 引脚需要增加 ESD 器件,比如压敏电阻,TVS 二极管等;如下图所示:图 1 RESET 电路设计2.DRIVER IC 其他接口设计2.1 电源电路深圳市德尔西电子有限公司文件名称:FPC 设计规范文件编号:版 号: 页 码: IC 的电源是通过 charge pumps 升成的,这样电压不稳定,必须通过外接滤波电容才能得到一个稳定的电压,同时为了保证一些电源的电压值,还需要增加二极管,具体需要参考 LCD DRIVER 的 datasheet的要求来进行电路设计;电容的选取要注意耐压值及容值。耐压值的选择是根据该电压的高低及 DRIVER的建议来设置;而容值的选择需要特别注意,考虑到滤波效果; 几个常用电源原理图接法参考如下:图 2 Gate driver power 参考电路设计 图 3 Source driver power 参考电路设计图 4 CSTN LCD 电源 电路以上电路供参考,不同的 Driver IC 的有不一样的要求。其他的电路参考 IC 的 datasheet 的要求3 升压电路设计LCD 需要高压来驱动,这就需要 LCD DRIVER 升压,LCD DRIVER 的升压是采用 charge pumps 电容升深圳市德尔西电子有限公司文件名称:FPC 设计规范文件编号:版 号: 页 码: 压来实现的,所以必须要外接升压电容,升压电容的选取要根据 LCD DRIVER 的 datasheet 的要求来设计。注意电容的耐压值要高于升压电容两端的电压,以免给电容造成损害。4 时钟电路LCD DRIVER IC 有通过内部产生时钟信号或外接电阻产生时钟信号;采用内部产生时,其外接引脚OSC 悬空或者接高低,具体看 IC 要求;采用外接电阻产生时钟信号时,根据频率的要求选择阻值;比如出现闪烁时,需要调高频率,同时又需要兼顾功耗;图 5 时钟电路设计5 其他接口根据客户的需求对接口进行设置,比如是选择 16 位 或者 8 位数据线,MCU 或者 RGB 接口选择;四、双屏 带 PCB 原理设计双屏涉及到三份原理图纸设计,分别是主屏 FPC,副屏 FPC 及 PCB; 4.1 主屏 FPC 及副屏 FPC 原理图纸设计可参考单屏 FPC 原理的设计;4.2 PCB 原理图的模块化设计PCB 上可能涉及到有 camera, DSP,speaker& receiver ,motor,三色灯,闪光灯及背光驱动;4.2.1 motor 电路设计( 1) Motor 信号为低有效(如图 6):Motor 的起振电压都在 2V 以上,所以 motor 的正极可以直接用电池电压 Vbat 来控制,负极用 MCU的 GPIO(VIB)口来控制, 注意要增加滤波和保护电路 。图 6 Motor 信号为低有效电路( 2) Motor 信号为高有效(如图 7):可以通过三极管或场效应管来实现高有效的控制。深圳市德尔西电子有限公司文件名称:FPC 设计规范文件编号:版 号: 页 码: 如图 7 Motor 信号为高有效电路4.2.2 speaker& receiver 电路设计Speaker(扬声器)和 receiver(受话器)的信号属于音频信号,是非常容易受到干扰的信号,特别是高频 EMI,所以必须做好各种保护设计,如增加高频滤波电容、磁珠和 ESD 器件。其参考电路如图 8所示:图 8 speaker& receiver 电路4.2.3 背光驱动电路的设计背光分为串联和并联两种,通常情况下如果 MCU 已经有带驱动电路,则只需要连接引脚而已;如下指的是 MCU 只有控制接口,需要在 PCB 上做驱动电路;深圳市德尔西电子有限公司文件名称:FPC 设计规范文件编号:版 号: 页 码: ( 1 )串联 :串联的引脚比较少,基本上已经形成了一定的标准,除了少数公司封装比较特殊外,大多数公司都做成兼容产品,封装采用 SOT23-5 或 SOT23-6,两种封装的区别只是有无 OV 端(如图 9) 。VIN 为输入端,输入电压大小是在一定的范围内,一般用电池电压提供,需加滤波电容;EN 为使能端,高电平有效,可输入 PWM 信号来控制 LED 亮度;GND 为地;FB 为反馈端,通过芯片内部的比较器保证 FB 端电压恒定,反馈端的电阻是来控制 LED 的电流大小的,即 Iled=Vfb/Rfb;SW 为输出端,与 VIN 通过一功率电感串在一起,通过内部的开关频率实现升压,再通过一肖特基二极管整流输出给 LED,升压的大小通过 FB 端来取样控制,需加滤波电容。OV 为过流保护端,当有 LED 损坏的时候输出端会因为反馈端无法采样到电流而导致不停的升压,甚至升到几十伏,这样有可能会造成 IC 的损坏,如果有 OV 端的话它可以检测输出端,使其不会超过 IC 输出的范围。串联的 LED DRIVER 要用到一颗功率电感,在开关频率的作用下要向外发射 EMI,会对其它电路特别是手机射频电路有很大的影响,所以如果用串联设计,在 layout 的时候特别要注意背光电路远离那些易受干扰的部分。设计中要考虑到 IC 效率的问题, =Wout (输出功耗) /Win(输入功耗) ,选择串联 IC 时要注意选择效率更高的 IC,至少在 80%以上,这样会更节约功耗,图 9 串联背光驱动电路( 2) 并联 :2.1 升压模式并联采用 charge pumps 方式,所以需要外接升压电容,一般并联 LED DRIVER 的升压有三种模式,1X、1.5x 和 2X,也就是在输入电压从高到低变化的时候,内部会自动切换升压模式,当输入的电压比较高的时候,满足输出的要求,IC 工作在 1X 模式下,此时效率比较高,可以达到 90%以上;当
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