2通道TFT偏置滿(mǎn)足汽車(chē)LTPS顯示需求

隨著TFT-LCD顯示器在汽車(chē)中變得越來(lái)越普遍，尺寸和分辨率成為汽車(chē)行業(yè)更加關(guān)注的問(wèn)題。在本設(shè)計(jì)方案中，我們重點(diǎn)介紹MAX25520 2通道TFT-LCD電源如何解決顯示模塊面臨的一些常見(jiàn)設(shè)計(jì)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(jiǎn)化實(shí)施。

介紹

現(xiàn)代汽車(chē)包含許多顯示器，從儀表盤(pán)中的實(shí)現(xiàn)到中控臺(tái)觸摸屏、后座娛樂(lè)系統(tǒng)等。龐大的汽車(chē)顯示市場(chǎng)由TFT-LCD技術(shù)主導(dǎo)，而OLED可能在未來(lái)發(fā)揮重要作用。在這種競(jìng)爭(zhēng)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(chē)顯示器的簡(jiǎn)化框圖。顯示器通過(guò)多個(gè)電源軌接收電源，通過(guò)千兆多媒體串行鏈路（GMSL）接收視頻信號(hào)，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(dú)的TFT偏置來(lái)為源驅(qū)動(dòng)器供電。

圖2.TFT-LCD顯示屏簡(jiǎn)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(shí)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(jiàn)設(shè)計(jì)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(jiǎn)化實(shí)施。MAX25520提供2.1MHz開(kāi)關(guān)和魯棒擴(kuò)頻，可降低電磁干擾，從而繼續(xù)超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。最后，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(jì)示例

圖4.MAX25520應(yīng)用電路

詳細(xì)設(shè)計(jì)程序

選擇合適的組件類(lèi)型和值可確保最佳的設(shè)備運(yùn)行，并允許實(shí)現(xiàn)最高效率和最低的 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(jì)元件。

輸出電壓選擇

MAX25520包括帶輸出開(kāi)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(diǎn)連接到 FBP。FBP被調(diào)節(jié)到0.9V的標(biāo)稱(chēng)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(jì)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(bǔ)償功能。

與此設(shè)計(jì)一樣，當(dāng)FBN連接到IN/INN時(shí)，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(diǎn)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(duì) 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(gè)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(gè)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(huì)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），則最佳LIR可能在0.5至1.0之間。可以根據(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(jì)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(kāi)關(guān)頻率。電感的飽和額定值必須超過(guò)2.25A的最大電流限值。

當(dāng)LIR為0.7，效率為90%時(shí)，計(jì)算出的電感值為2.5mH。將此值轉(zhuǎn)換為最接近的標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于此設(shè)計(jì)，請(qǐng)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(kāi)關(guān)頻率。

電感的飽和電流額定值必須超過(guò)2.25A的最大電流限值。

當(dāng)LIR為0.9時(shí)，計(jì)算出的電感值為5.6mH。對(duì)于此設(shè)計(jì)，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(shí)，尤其是在器件啟動(dòng)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(huì)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(gè)并聯(lián)的10mF陶瓷電容組成的輸入電容是本設(shè)計(jì)的良好起始值。在輸入和地之間增加一個(gè)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(shí)至少 22mF 和 2.1MHz 時(shí)至少 10mF 的陶瓷電容器，以確保穩(wěn)定性。通過(guò)增加輸出電容，同時(shí)確保低ESR，可以進(jìn)一步降低輸出紋波。

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

在此設(shè)計(jì)中，我們選擇一個(gè) 10mF 電容器用于 HVINP 引腳，同時(shí)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?yàn)樵撾娙萜髟趦?nèi)部開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)提供負(fù)載電流。NAVDD 輸出端的電壓紋波有兩個(gè)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(gè)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(jì)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(duì)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(guò)最大值V之和店和 V 的絕對(duì)值納維德.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(chē)顯示器市場(chǎng)，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，它們正進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)激烈的階段。大于 10 英寸的顯示器需要 TFT 偏置，以解決因尺寸和分辨率增加而產(chǎn)生的額外功率需求。在該MAX25520設(shè)計(jì)方案中，我們提供了詳細(xì)的分步設(shè)計(jì)指南，展示了如何使用MAX25520，并提供簡(jiǎn)單而可靠的解決方案的平衡。

審核編輯：郭婷