探索MAX17113：LCD電視多輸出電源的理想之選

在電子設(shè)備的世界里，電源管理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)于LCD電視和顯示器等設(shè)備。今天，我們將深入探討MAX17113這款專為TFT LCD面板設(shè)計(jì)的多輸出電源控制器，看看它如何為我們的設(shè)計(jì)帶來便利和高效。

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一、MAX17113概述

MAX17113是一款低成本、多輸出的電源控制器，它能夠從12V的穩(wěn)壓輸入為電視和顯示器中的TFT LCD面板生成所有的電源軌。該芯片集成了降壓和升壓調(diào)節(jié)器、正負(fù)電荷泵、雙模邏輯控制的高壓開關(guān)控制塊以及可調(diào)時(shí)序的電源良好輸出。它的輸入電壓范圍為8V至16.5V，非常適合直接由12V電源供電的LCD電視面板和LCD顯示器應(yīng)用。

1.1 主要特點(diǎn)

• 優(yōu)化的輸入電源：適用于10.8V至13.2V的輸入電源，輸入電源范圍為8V至16.5V。
• 可選頻率：提供450kHz/600kHz的可選頻率，方便根據(jù)不同應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)整。
• 高效的調(diào)節(jié)器：采用電流模式的升壓和降壓調(diào)節(jié)器，內(nèi)置功率MOSFET，高頻運(yùn)行，可使用小電感和電容，實(shí)現(xiàn)緊湊的解決方案。
• 軟啟動(dòng)功能：提供軟啟動(dòng)功能，可限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。
• 故障保護(hù)：具有電流限制功能和輸出故障關(guān)機(jī)保護(hù)，可防止電源在故障條件下受損。
• 可調(diào)輸出電壓：正負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓可通過外部電阻分壓器進(jìn)行調(diào)整。
• 高壓開關(guān)控制：集成邏輯控制的高壓開關(guān)，具有可調(diào)延遲。
• 電源良好輸出：提供可調(diào)的上電時(shí)序和電源良好輸出。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

MAX17113主要應(yīng)用于LCD電視面板和LCD顯示器面板，為這些設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源。

二、電氣特性分析

2.1 輸入電壓和電流

• 輸入電壓范圍：VIN和IN2的輸入電壓范圍為8.5V至16.5V。
• 靜態(tài)電流：在不同工作模式下，VIN + IN2的靜態(tài)電流有所不同，例如在待機(jī)模式下為3mA，關(guān)機(jī)模式下為300 - 600μA。
• 開關(guān)頻率：通過FSEL引腳可選擇開關(guān)頻率，連接VIN時(shí)為600kHz，連接AGND時(shí)為450kHz。

2.2 各調(diào)節(jié)器特性

2.2.1 降壓調(diào)節(jié)器

• 輸出電壓：固定模式下輸出電壓為3.3V，可調(diào)模式下輸出電壓范圍為1.5V至5.0V。
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：在0.4A至2A的負(fù)載電流范圍內(nèi)，直流負(fù)載調(diào)節(jié)率為0.5%。
• 軟啟動(dòng)：軟啟動(dòng)周期為3.3ms，可有效限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。

2.2.2 升壓調(diào)節(jié)器

• 輸出電壓范圍：輸出電壓范圍為VIN至18V。
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：在0A至滿載的負(fù)載電流范圍內(nèi)，負(fù)載調(diào)節(jié)率為0.5%。
• 軟啟動(dòng)：軟啟動(dòng)周期為10ms，可有效限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。

2.2.3 正負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器

• 輸出電壓：正電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓可通過FBP引腳進(jìn)行調(diào)整，負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓可通過FBN引腳進(jìn)行調(diào)整。
• 軟啟動(dòng)：正電荷泵調(diào)節(jié)器的軟啟動(dòng)周期為3.3ms，負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的軟啟動(dòng)周期為2ms。

2.3 其他特性

• 電源良好輸出：PGOOD引腳可監(jiān)測(cè)降壓輸出電壓，當(dāng)FB2電壓上升到0.94 - 1.06V時(shí)，PGOOD輸出低電平。
• 故障檢測(cè)：當(dāng)輸出電壓低于故障檢測(cè)閾值時(shí)，MAX17113會(huì)觸發(fā)故障保護(hù)，經(jīng)過一定時(shí)間后重啟或關(guān)機(jī)。

三、典型工作特性

3.1 降壓調(diào)節(jié)器

• 輸出電壓與負(fù)載電流：隨著負(fù)載電流的增加，輸出電壓的誤差在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。
• 效率與負(fù)載電流：在不同負(fù)載電流下，降壓調(diào)節(jié)器的效率有所不同，輕載時(shí)效率較低，重載時(shí)效率較高。
• 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：在負(fù)載突變時(shí)，降壓調(diào)節(jié)器能夠快速響應(yīng)，保持輸出電壓的穩(wěn)定。

3.2 升壓調(diào)節(jié)器

• 效率與負(fù)載電流：升壓調(diào)節(jié)器的效率隨著負(fù)載電流的增加而提高。
• 軟啟動(dòng)：在重載情況下，升壓調(diào)節(jié)器的軟啟動(dòng)過程能夠有效限制浪涌電流。
• 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)：在負(fù)載突變時(shí)，升壓調(diào)節(jié)器能夠快速響應(yīng)，保持輸出電壓的穩(wěn)定。

3.3 其他特性

• 開關(guān)頻率與輸入電壓：開關(guān)頻率隨著輸入電壓的變化而變化。
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：正負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓在不同負(fù)載電流下的調(diào)節(jié)情況。

四、引腳描述

MAX17113采用40引腳的薄型QFN封裝，各引腳具有不同的功能，以下是一些主要引腳的介紹：

• GON：低電平調(diào)節(jié)設(shè)定點(diǎn)輸入，用于設(shè)置VGON的下降調(diào)節(jié)電平。
• DRVP：正電荷泵驅(qū)動(dòng)器輸出，連接到正電荷泵的飛跨電容。
• SRC：開關(guān)輸入，是內(nèi)部高壓p溝道MOSFET的源極。
• MODE：高壓開關(guān)控制塊模式選擇輸入和時(shí)序調(diào)整輸入。
• FBP：正電荷泵調(diào)節(jié)器反饋輸入，用于設(shè)置正電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓。
• FBN：負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器反饋輸入，用于設(shè)置負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓。
• REF：參考輸出，連接0.22μF的電容到AGND。
• FB2：降壓調(diào)節(jié)器反饋輸入，可選擇固定模式或可調(diào)模式。
• OUT：降壓調(diào)節(jié)器輸出電壓檢測(cè)輸入。
• VIN：內(nèi)部5V線性調(diào)節(jié)器和啟動(dòng)電路的輸入。

五、設(shè)計(jì)步驟

5.1 降壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

5.1.1 電感選擇

根據(jù)輸出電壓、輸入電壓、負(fù)載電流和開關(guān)頻率等參數(shù)，選擇合適的電感值。電感的飽和電流應(yīng)大于峰值電感電流，直流電阻應(yīng)盡可能低。

5.1.2 輸入電容選擇

輸入電容用于減少電源的峰值電流和噪聲，通常根據(jù)輸入紋波電流要求和電壓額定值選擇。

5.1.3 輸出電容選擇

輸出電容的選擇應(yīng)考慮輸出紋波電壓和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的要求，電容的ESR應(yīng)盡可能低。

5.1.4 整流二極管選擇

由于MAX17113的開關(guān)頻率較高，建議使用肖特基二極管作為整流二極管。

5.2 升壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

5.2.1 電感選擇

根據(jù)輸出電壓、輸入電壓、負(fù)載電流和開關(guān)頻率等參數(shù)，選擇合適的電感值。電感的飽和電流應(yīng)大于峰值電感電流，直流電阻應(yīng)盡可能低。

5.2.2 輸出電容選擇

輸出電容的選擇應(yīng)考慮輸出紋波電壓和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的要求，電容的ESR應(yīng)盡可能低。

5.2.3 輸入電容選擇

輸入電容用于減少電源的峰值電流和噪聲，通常根據(jù)輸入紋波電流要求和電壓額定值選擇。

5.2.4 整流二極管選擇

由于MAX17113的開關(guān)頻率較高，建議使用肖特基二極管作為整流二極管。

5.2.5 輸出電壓選擇

通過連接電阻分壓器到FB1引腳，可調(diào)整升壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓。

5.2.6 環(huán)路補(bǔ)償

選擇合適的RCOMP和CCOMP值，以確保環(huán)路的穩(wěn)定性和良好的瞬態(tài)響應(yīng)。

5.3 電荷泵調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

5.3.1 電荷泵級(jí)數(shù)選擇

根據(jù)輸出電壓和輸入電壓等參數(shù)，選擇合適的電荷泵級(jí)數(shù)。

5.3.2 飛跨電容選擇

飛跨電容的電容值和電壓額定值應(yīng)滿足要求，以確保電荷泵的正常工作。

5.3.3 輸出電容選擇

輸出電容的選擇應(yīng)考慮輸出紋波電壓和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的要求，電容的ESR應(yīng)盡可能低。

5.3.4 輸出電壓選擇

通過連接電阻分壓器到FBP和FBN引腳，可調(diào)整正負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓。

六、PCB布局和接地

PCB布局和接地對(duì)于MAX17113的正常工作至關(guān)重要，以下是一些布局和接地的建議：

• 最小化高電流環(huán)路面積：將每個(gè)DC - DC轉(zhuǎn)換器的電感、二極管和輸出電容靠近其輸入電容和LX_、GND_引腳放置，減少高電流環(huán)路的面積。
• 創(chuàng)建電源地島：為降壓調(diào)節(jié)器、升壓調(diào)節(jié)器和電荷泵分別創(chuàng)建電源地島，將輸入和輸出電容的地以及二極管的地連接在一起。
• 創(chuàng)建模擬地平面：創(chuàng)建一個(gè)模擬地平面，將AGND引腳、所有反饋分壓器的地連接、COMP和DEL電容的地連接以及器件的背面暴露焊盤連接在一起。
• 放置反饋電阻：將所有反饋電壓分壓器電阻盡可能靠近其相應(yīng)的反饋引腳放置，減少反饋跡線的長度。
• 放置旁路電容：將VIN、VL和REF引腳的旁路電容盡可能靠近器件放置，確保良好的電源濾波效果。
• 最小化LX1和LX2節(jié)點(diǎn)：盡量減小LX1和LX2節(jié)點(diǎn)的尺寸，同時(shí)保持它們的寬度和長度，避免與反饋節(jié)點(diǎn)和模擬地靠近。

七、總結(jié)

MAX17113是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的多輸出電源控制器，適用于LCD電視和顯示器等設(shè)備。它具有高效的調(diào)節(jié)器、軟啟動(dòng)功能、故障保護(hù)等特點(diǎn)，能夠?yàn)門FT LCD面板提供穩(wěn)定可靠的電源。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇電感、電容、二極管等元件，并注意PCB布局和接地，以確保MAX17113的正常工作。你在使用MAX17113的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。