MAX1530/MAX1531：TFT LCD顯示器多輸出電源控制器的深度解析

在TFT LCD顯示器的設(shè)計(jì)中，電源供應(yīng)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著顯示器的性能和穩(wěn)定性。MAX1530/MAX1531作為專為TFT LCD顯示器設(shè)計(jì)的多輸出電源控制器，在電源管理方面表現(xiàn)出色。下面我們就來詳細(xì)了解一下這兩款控制器。

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產(chǎn)品概述

MAX1530/MAX1531能夠?yàn)門FT LCD顯示器生成所有所需的電源軌。這兩款器件都包含一個(gè)高效、固定頻率的降壓調(diào)節(jié)器，采用低成本的全N溝道同步拓?fù)洌矢哌_(dá)93%。高頻操作允許使用小型電感和電容，從而實(shí)現(xiàn)緊湊的解決方案。MAX1530包含三個(gè)線性調(diào)節(jié)器控制器，而MAX1531包含五個(gè)線性調(diào)節(jié)器控制器，用于提供邏輯和LCD偏置電壓。此外，它們還具有可編程啟動(dòng)序列，便于對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。

主要特性

輸入電壓范圍

支持4.5V至28V的輸入電壓范圍，適用于多種電源輸入場(chǎng)景。

降壓轉(zhuǎn)換器

采用250kHz/500kHz電流模式降壓轉(zhuǎn)換器，無需感測(cè)電阻，使用小型電感和電容。

線性調(diào)節(jié)器控制器

MAX1530有三個(gè)正線性調(diào)節(jié)器控制器，MAX1531除了三個(gè)正線性調(diào)節(jié)器控制器外，還有一個(gè)正和一個(gè)負(fù)的額外控制器。這些控制器使用小型輸入和輸出電容。

其他特性

• 具有定時(shí)復(fù)位輸出和未使用的過流保護(hù)（MAX1531）。
• 所有調(diào)節(jié)器都具備軟啟動(dòng)功能，可限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。
• 可編程輸入欠壓比較器和啟動(dòng)序列。
• 最小工作電路設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

電氣特性

一般特性

• 工作輸入電壓范圍為4.5V至28V。
• 靜態(tài)電源電流典型值為1.7mA，禁用時(shí)電源電流為200 - 400μA。

  VL調(diào)節(jié)器

• VL輸出電壓在5.5V < VIN < 28V，0 < IVL < 30mA時(shí)，為4.75 - 5.25V。
• VL欠壓鎖定閾值為3.2 - 3.8V。

  控制和序列

• SEQ、FREQ輸入邏輯高電平為2.0V，低電平為0.6V。
• ONL_輸入閾值為1.201 - 1.275V，EN輸入閾值為1.201 - 1.275V。

  故障檢測(cè)

• FB、FBL1 - FBL4欠壓故障跳閘電平為1.081 - 1.147V，F(xiàn)BL5欠壓故障跳閘電平為300 - 500mV。
• 過流保護(hù)閾值為270 - 330mV。

  復(fù)位功能

• RSTIN復(fù)位跳閘電平為1.081 - 1.147V。
• 復(fù)位超時(shí)時(shí)間為102 - 154ms。

  降壓控制器

• 誤差放大器的FB調(diào)節(jié)電壓為1.215 - 1.260V。
• 電流限制閾值（默認(rèn)模式和可調(diào)模式）為170 - 330mV。

  線性調(diào)節(jié)器控制器

• 正線性調(diào)節(jié)器（LR1 - LR4）的FBL_調(diào)節(jié)電壓為1.220 - 1.270V。
• 負(fù)線性調(diào)節(jié)器（LR5）的FBL5調(diào)節(jié)電壓為100 - 150mV。

典型工作特性

降壓效率與負(fù)載電流

從降壓效率與負(fù)載電流的關(guān)系曲線可以看出，在不同輸入電壓和負(fù)載電流下，降壓調(diào)節(jié)器的效率表現(xiàn)良好。例如，在VIN = 12V，fSW = 500kHz時(shí)，隨著負(fù)載電流的增加，效率逐漸提高。

降壓負(fù)載調(diào)節(jié)

降壓負(fù)載調(diào)節(jié)曲線顯示了輸出電壓誤差與負(fù)載電流的關(guān)系。在負(fù)載電流變化時(shí)，輸出電壓誤差保持在較小范圍內(nèi)，說明降壓調(diào)節(jié)器具有良好的負(fù)載調(diào)節(jié)能力。

開關(guān)頻率與負(fù)載電流

開關(guān)頻率與負(fù)載電流的關(guān)系曲線表明，開關(guān)頻率在不同負(fù)載電流下保持相對(duì)穩(wěn)定，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

引腳描述

降壓相關(guān)引腳

• DH：高端柵極驅(qū)動(dòng)器輸出，驅(qū)動(dòng)降壓調(diào)節(jié)器的主開關(guān)。
• BST：降壓調(diào)節(jié)器高端柵極驅(qū)動(dòng)器的自舉電容連接。
• FREQ：振蕩器頻率選擇輸入，可選擇250kHz或500kHz的開關(guān)頻率。

  線性調(diào)節(jié)器相關(guān)引腳

• DRV1 - DRV5：分別驅(qū)動(dòng)不同的線性調(diào)節(jié)器的外部晶體管。
• FBL1 - FBL5：線性調(diào)節(jié)器的反饋輸入，用于設(shè)置輸出電壓。

  控制和保護(hù)引腳

• EN：使能輸入，控制主降壓和所有線性調(diào)節(jié)器的開關(guān)。
• RSTIN：可調(diào)復(fù)位輸入，用于監(jiān)測(cè)電壓并觸發(fā)復(fù)位。
• CSH、CSL（MAX1531）：過流保護(hù)輸入，用于監(jiān)測(cè)電流并在過流時(shí)關(guān)閉設(shè)備。

設(shè)計(jì)流程

主降壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

電感選擇

電感的選擇需要考慮電感值、峰值電流和直流電阻。電感值可通過公式(L=frac{V{OUT } timesleft(V{IN }-V{OUT }right)}{V{IN } × f{SW } × I{LOAD(MAX) } × LIR })計(jì)算，其中LIR為電感紋波電流與直流負(fù)載電流的比值，一般取0.3。電感的飽和電流應(yīng)超過峰值電流，直流電阻應(yīng)盡可能低以提高效率。

MOSFET選擇和電流限制設(shè)置

選擇MOSFET時(shí)，要考慮其RDS(ON)值。高側(cè)MOSFET的RDS(ON)用于電流模式操作和提供最大電流限制，低側(cè)MOSFET的RDS(ON)用于低側(cè)導(dǎo)通時(shí)的電流限制。通過合理選擇MOSFET和設(shè)置ILIM引腳，可以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

輸入和輸出電容選擇

輸入電容用于減少電源的峰值電流和噪聲，輸出電容影響調(diào)節(jié)器的環(huán)路穩(wěn)定性、輸出紋波電壓和瞬態(tài)響應(yīng)。輸入電容根據(jù)輸入紋波電流要求和電壓額定值選擇，輸出電容根據(jù)紋波電壓和負(fù)載瞬態(tài)要求確定。

補(bǔ)償設(shè)計(jì)

補(bǔ)償設(shè)計(jì)的目的是穩(wěn)定控制環(huán)路。通過選擇合適的補(bǔ)償電阻和電容，可以優(yōu)化環(huán)路穩(wěn)定性。具體步驟包括選擇交叉頻率、確定補(bǔ)償電容和電阻、處理高頻極點(diǎn)和ESR零等。

線性調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

輸出電壓選擇

通過連接電阻分壓器到FBL_引腳，可以調(diào)整線性調(diào)節(jié)器的輸出電壓。對(duì)于正線性調(diào)節(jié)器（LR1 - LR4）和負(fù)線性調(diào)節(jié)器（LR5），分別有相應(yīng)的計(jì)算公式。

晶體管選擇

選擇通過晶體管時(shí)，需要考慮其直流電流增益、集電極 - 發(fā)射極飽和電壓和功率耗散。晶體管的電流增益會(huì)影響線性調(diào)節(jié)器的直流環(huán)路增益，因此需要選擇合適的晶體管以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

穩(wěn)定性要求

線性調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性由內(nèi)部跨導(dǎo)放大器、通過晶體管、基極 - 發(fā)射極電阻和輸出電容決定。通過計(jì)算各個(gè)極點(diǎn)和零點(diǎn)，并確保交叉頻率在合適的范圍內(nèi)，可以保證線性調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)用電路

MAX1531標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路

該電路是一個(gè)完整的TFT LCD顯示器電源系統(tǒng)，可生成3.3V/1.5A主輸出、2.5V/500mA輸出、10V/500mA源驅(qū)動(dòng)電源電壓、9.7V/50mA伽馬參考、25V/20mA柵極開啟電壓和 - 10V/50mA柵極關(guān)閉電壓。

MAX1530標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路

與MAX1531應(yīng)用電路類似，但取消了柵極開啟和柵極關(guān)閉電壓。

PCB布局和接地

布局原則

• 首先放置降壓調(diào)節(jié)器的高功率組件，用短而寬的走線連接，并避免在高電流路徑中使用過孔。
• 創(chuàng)建模擬地、電源地和各個(gè)線性調(diào)節(jié)器地的島嶼，并在一處連接。
• 確保IN和VL引腳的旁路電容靠近IC。
• 注意MOSFET的放置和連接，避免噪聲和直流誤差影響感測(cè)信號(hào)。
• 反饋電壓分壓器電阻應(yīng)靠近反饋引腳，避免反饋?zhàn)呔€靠近LX或電荷泵的開關(guān)節(jié)點(diǎn)。

接地原則

• 最大化電源地走線的寬度，以提高效率、減少輸出電壓紋波和噪聲尖峰。
• 所有其他接地連接應(yīng)通過寬走線星型連接到器件的背面。

總結(jié)

MAX1530/MAX1531多輸出電源控制器為TFT LCD顯示器提供了全面的電源解決方案。它們具有高效、緊湊、可編程等優(yōu)點(diǎn)，通過合理的設(shè)計(jì)和布局，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體要求選擇合適的組件，并遵循設(shè)計(jì)流程和布局原則，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。你在使用MAX1530/MAX1531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。