2通道TFT偏置滿足汽車LTPS顯示需求-設(shè)計應(yīng)用

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  隨著TFT-LCD顯示器在汽車中變得越來越普遍，尺寸和分辨率成為汽車行業(yè)更加關(guān)注的問題。在本設(shè)計方案中，我們重點介紹MAX255202通道TFT-LCD電源如何解決顯示模塊面臨的一些常見設(shè)計挑戰(zhàn)。首先，它為更大的顯示器提供更高的電流。此外，我們還展示了IC的高集成度和同步升壓轉(zhuǎn)換器如何協(xié)同工作，以降低BOM成本并簡化實施。

  介紹

  現(xiàn)代汽車包含許多顯示器，從儀表盤中的實現(xiàn)到中控臺觸摸屏、后座娛樂系統(tǒng)等。龐大的汽車顯示市場由TFT-LCD技術(shù)主導(dǎo)，而OLED可能在未來發(fā)揮重要作用。在這種競爭激烈的環(huán)境中，TFT-LCD具有高電流和精度需求。

  典型的TFT-LCD顯示系統(tǒng)

  圖2顯示了典型汽車顯示器的簡化框圖。顯示器通過多個電源軌接收電源，通過千兆多媒體串行鏈路（GMSL）接收視頻信號，將串行LVDS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB格式的并行接口。高壓降壓轉(zhuǎn)換器提供主5V或3.3V電源軌，為其余低壓電路供電，而高壓LDO則為MCU提供始終接通的電源。隨著TFT-LCD尺寸和分辨率的增加，需要單獨的TFT偏置來為源驅(qū)動器供電。

  圖2.TFT-LCD顯示屏簡單的框圖。

  TFT偏置子系統(tǒng)

  圖3給出了使用TFT偏置器件（如MAX25520）時的詳細(xì)TFT偏置框圖電路。MAX25520解決了顯示模塊面臨的一些常見設(shè)計挑戰(zhàn)。首先，它為更大的顯示器提供更高的電流。此外，高集成度和同步升壓轉(zhuǎn)換器協(xié)同工作，可降低BOM成本并簡化實施。MAX25520提供2.1MHz開關(guān)和魯棒擴頻，可降低電磁干擾，從而繼續(xù)超越競爭對手。，MAX25520（圖4）提供AVDD正和負(fù)源電壓。雙極性AVDD源電壓電源通常與更高性能的面板相關(guān)聯(lián)，例如低溫多晶硅（LTPS）面板。

   圖3.TFT偏置詳細(xì)框圖。

  設(shè)計示例

    圖4.MAX25520應(yīng)用電路

  設(shè)計參數(shù)價值

  輸入電壓范圍3.3V±5%

  升壓輸出電壓/電流6V/200毫安

  逆變器輸出電壓/電流-6V/-200毫安

  開關(guān)頻率2.1兆赫

  參考價值描述

  中信2x10毫頻電容器，陶瓷，6V，X7R

  L12.2毫高電感，+20%，2.3A

  L24.7毫高電感，+20%，2.3A

  切文普11毫克電容器，陶瓷，10V，X7R

  卡維德0毫克電容器，陶瓷，10V，X7R

  中國國際農(nóng)業(yè)發(fā)展委員會11毫克電容器，陶瓷，10V，X7R

  R168kO電阻，1%，0.1W

  R212kO電阻，1%，0.1W

  美國國際開發(fā)署肖特基二極管，2.25A峰值電流

  詳細(xì)設(shè)計程序

  選擇合適的組件類型和值可確保的設(shè)備運行，并允許實現(xiàn)效率和的niose操作。以下部分介紹如何根據(jù)圖4所示的應(yīng)用電路示例選擇關(guān)鍵設(shè)計元件。

  輸出電壓選擇

  MAX25520包括帶輸出開關(guān)的電流模式升壓轉(zhuǎn)換器，可產(chǎn)生高達(dá)+10.5V的輸出（+MAX25520ATEC為12V）和高達(dá)200mA的輸出。升壓轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)電壓（AVDD）由AVDD和GND之間的電阻分壓器設(shè)置，中點連接到FBP。FBP被調(diào)節(jié)到0.9V的標(biāo)稱電壓。

  使用以下公式選擇電阻值：

    R1是從AVDD連接到FBP的電阻，R2是從FBP連接到地的電阻，V是連接在地的電阻AVDD是所需的輸出電壓。在此設(shè)計中，使用R1=68kO和R2=12kO。

  反相電流模式降壓-升壓轉(zhuǎn)換器（NAVDD）可產(chǎn)生低至10.5V（MAX25520ATEC為12V）的輸出，提供高達(dá)200mA的電流，并具有內(nèi)部補償功能。

  與此設(shè)計一樣，當(dāng)FBN連接到IN/INN時，NAVDD電壓反映了AVDD上的調(diào)節(jié)電壓。

  如果電壓不是-VAVDD是必需的，將電阻分壓器從V18連接到NAVDD，其中點連接到FBN。使用以下公式選擇電阻值：

   R4是連接FBN和NAVDD之間的電阻，R3是從V18到FBN的電阻，VNAVDD是所需的輸出電壓。對R3使用大于4.7kO的值。

  升壓轉(zhuǎn)換器電感選擇

  必須指定三個關(guān)鍵電感參數(shù)才能與器件配合使用：電感值（L）、電感飽和電流（ISAT）和直流電阻（RDC）。

  要確定電感值，首先選擇電感峰峰值紋波電流與平均輸出電流（LIR）的比值。大小和損耗之間的一個很好的折衷是使用0.3到0.6之間的值作為LIR比率。但是，電感磁芯材料的交流特性以及電感電阻與其他電源路徑電阻的比值會影響LIR的選擇。如果使用薄型高電阻電感器（LCD面板應(yīng)用通常如此），則LIR可能在0.5至1.0之間?？梢愿鶕?jù)工作區(qū)域和負(fù)載變化優(yōu)化進(jìn)一步的LIR選擇。選擇LIR后，電感值確定如下：

    其中V在是輸入電壓，VOUT是正輸出電壓，IOUT是輸出電流，IIN是計算出的平均升壓輸入電流，？是升壓轉(zhuǎn)換器的效率，D是占空比，fSW是開關(guān)頻率。電感的飽和額定值必須超過2.25A的電流限值。

  當(dāng)LIR為0.7，效率為90%時，計算出的電感值為2.5mH。將此值轉(zhuǎn)換為接近的標(biāo)準(zhǔn)值，對于此設(shè)計，請使用2.2mH值。

  反相穩(wěn)壓器電感器的選擇

  其中V在為輸入電壓，V地中海為負(fù)輸出電壓，I地中海是輸出電流，LIR是所需的電感紋波比，fSW是開關(guān)頻率。

  電感的飽和電流額定值必須超過2.25A的電流限值。

  當(dāng)LIR為0.9時，計算出的電感值為5.6mH。對于此設(shè)計，我們使用4.7mH的值。

  輸入電容選擇

  輸入電容器的功能是保持IC的穩(wěn)定輸入電壓。當(dāng)AVDD和NAVDD轉(zhuǎn)換器需要高輸入電流時，尤其是在器件啟動期間，必須使用足夠的輸入電容以避免輸入壓降。如果IN電壓降至2.57V以下，器件可能會復(fù)位。因此，輸入電容必須防止這種情況發(fā)生。電容的總值取決于IN連接中的預(yù)期瞬變和串聯(lián)電阻。由兩個并聯(lián)的10mF陶瓷電容組成的輸入電容是本設(shè)計的良好起始值。在輸入和地之間增加一個較低值（0.1mF）的陶瓷電容也有助于吸收高頻電流。

  輸出電容器選擇

  選擇輸出濾波電容的主要標(biāo)準(zhǔn)是低有效串聯(lián)電阻（ESR）。峰值電感電流與輸出濾波電容ESR的乘積決定了輸出電壓上高頻紋波的幅度。

  在升壓輸出HVINP上，使用420kHz時至少22mF和2.1MHz時至少10mF的陶瓷電容器，以確保穩(wěn)定性。通過增加輸出電容，同時確保低ESR，可以進(jìn)一步降低輸出紋波。

  為避免啟用AVDD時HVINP大幅下降，HVINP節(jié)點上的電容應(yīng)至少是AVDD上的電容的3倍。

  在此設(shè)計中，我們選擇一個10mF電容器用于HVINP引腳，同時在AVDD上放置1mF。

  選擇NAVDD輸出濾波電容器的主要標(biāo)準(zhǔn)是低ESR和電容值，因為該電容器在內(nèi)部開關(guān)導(dǎo)通時提供負(fù)載電流。NAVDD輸出端的電壓紋波有兩個分量：ESR引起的紋波和大容量電容引起的紋波。

  NAVDD輸出端需要一個10mF陶瓷電容，以確保穩(wěn)定性。增加此外向電容可進(jìn)一步降低輸出紋波。在此設(shè)計中，所選的10mF電容器的產(chǎn)生小于10mV的電壓P-P輸出紋波。

  NAVDD外部二極管選擇

  對于NAVDD外部二極管，峰值額定電流應(yīng)至少等于LXN電流限值（2.25A）。二極管擊穿電壓額定值應(yīng)超過值V之和店和V的納維德.肖特基二極管提高了轉(zhuǎn)換器的整體效率。

  結(jié)論

  TFT-LCD主導(dǎo)著汽車顯示器市場，隨