探索MAX8728：為L(zhǎng)CD顯示器和電視量身打造的低成本多輸出電源

在電子設(shè)備日新月異的今天，LCD顯示器和電視的性能不斷提升，對(duì)電源的要求也越發(fā)嚴(yán)苛。MAX8728作為一款專(zhuān)為TFT LCD面板設(shè)計(jì)的多輸出電源，憑借其出色的性能和豐富的功能，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款電源芯片。

文件下載：MAX8728.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX8728能夠?yàn)殡娨暫惋@示器中的TFT LCD面板生成所需的所有電源軌。它集成了降壓和升壓調(diào)節(jié)器、正負(fù)電荷泵以及雙模邏輯控制的高壓開(kāi)關(guān)控制模塊。該芯片的輸入電壓范圍為7V至13.2V，尤其針對(duì)直接由12V電源供電的LCD TV面板和LCD顯示器應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

二、產(chǎn)品特性

1. 輸入電壓與頻率選擇

• 輸入電壓范圍廣：支持7V至13.2V的輸入電壓，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 可選頻率：提供500kHz、1MHz和1.5MHz三種可選頻率，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行靈活選擇。高頻（1.5MHz）操作可優(yōu)化應(yīng)用，使組件尺寸最小化，但會(huì)因較高的開(kāi)關(guān)損耗而犧牲一些效率；低頻（500kHz）操作則能提供最佳的整體效率，但會(huì)占用更多的組件尺寸和電路板空間。

2. 調(diào)節(jié)器性能

• 降壓調(diào)節(jié)器：采用內(nèi)部n溝道MOSFET和電流模式控制架構(gòu)，輸出精度可達(dá)1.5%，具有快速的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和易于補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)。同時(shí)，還具備軟啟動(dòng)和故障保護(hù)功能，能有效限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。
• 升壓調(diào)節(jié)器：同樣采用電流模式控制架構(gòu)，輸出精度為1%，輸出電壓范圍從輸入電壓到17V。內(nèi)置數(shù)字軟啟動(dòng)功能，可減少外部組件數(shù)量并控制浪涌電流。
• 正負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器：可提供TFT柵極驅(qū)動(dòng)器所需的正負(fù)電源電壓，輸出電壓可通過(guò)外部電阻分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3. 其他特性

• 180°異相開(kāi)關(guān)：降壓和升壓調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)操作相差180°，可有效降低輸入紋波，減少對(duì)輸入電容的需求。
• 真正關(guān)斷功能：當(dāng)處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，輸出電壓降為零。
• 邏輯控制的高壓開(kāi)關(guān)：具備明確的上電和下電序列，可確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 熱過(guò)載保護(hù)：當(dāng)結(jié)溫超過(guò)160°C時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉除參考電壓外的所有輸出，待溫度降低約15°C后自動(dòng)重啟，保護(hù)芯片免受過(guò)熱損壞。

三、引腳說(shuō)明

MAX8728采用32引腳TQFN封裝，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，GND1是降壓調(diào)節(jié)器和負(fù)電荷泵的電源地；OUT1是降壓調(diào)節(jié)器的輸出感測(cè)輸入；DRVN是負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)輸出等。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要根據(jù)引腳功能進(jìn)行合理的連接和布局。

四、典型應(yīng)用電路

典型應(yīng)用電路（圖1）展示了MAX8728如何為T(mén)FT LCD面板提供完整的電源系統(tǒng)。該電路能從12V ±10%的輸入電源中生成+3.3V邏輯電源、+13.5V源驅(qū)動(dòng)器電源、+28V正柵極驅(qū)動(dòng)器電源和 -6V負(fù)柵極驅(qū)動(dòng)器電源，并以1.5MHz的頻率運(yùn)行。

1. 組件選擇

• 電感：降壓調(diào)節(jié)器選用6.4μH、1.5ADC的電感（Sumida CDRH6D12 - 6R4），升壓調(diào)節(jié)器選用2.6μH、2.6ADC的電感（Sumida CDRH6D12 - 2R6）。電感的選擇需要綜合考慮電感值、峰值電流和直流電阻等參數(shù)，以平衡尺寸、成本和效率。
• 電容：輸入和輸出電容大多選用陶瓷電容，如10μF ±20%、16V X5R陶瓷電容（TDK C3216X5R1C106M）。電容的選擇要根據(jù)輸入紋波電流要求、電壓額定值以及輸出紋波和瞬態(tài)響應(yīng)的需求來(lái)確定。
• 二極管：推薦使用肖特基二極管，如3A、30V肖特基二極管（Toshiba CMS02）和220mA、100V雙二極管（Fairchild MMBD4148SE），以滿(mǎn)足芯片的高開(kāi)關(guān)頻率要求。

2. 電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 布局：在PCB布局時(shí)，要盡量減小高電流回路的面積，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相應(yīng)的引腳放置。同時(shí)，要?jiǎng)?chuàng)建獨(dú)立的電源地島和模擬地平面，并將它們連接到芯片的外露焊盤(pán)，以提高效率、降低輸出電壓紋波和噪聲尖峰。
• 反饋電阻：將所有反饋分壓器電阻盡可能靠近各自的反饋引腳放置，避免反饋?zhàn)呔€(xiàn)靠近LX1、LX2、DRVP或DRVN等節(jié)點(diǎn)，以防止拾取開(kāi)關(guān)噪聲。

五、設(shè)計(jì)步驟

1. 降壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

• 電感選擇：根據(jù)輸出電壓、輸入電壓、開(kāi)關(guān)頻率和最大負(fù)載電流等參數(shù)計(jì)算電感值。一般來(lái)說(shuō)，電感值的選擇需要在尺寸、成本和效率之間進(jìn)行權(quán)衡。同時(shí)，要確保電感的飽和電流和直流電阻滿(mǎn)足要求。
• 輸入電容選擇：輸入電容的選擇主要根據(jù)輸入紋波電流要求和電壓額定值來(lái)確定。陶瓷電容因其高紋波電流和浪涌電流能力而被廣泛使用。
• 輸出電容選擇：輸出電容和等效串聯(lián)電阻（ESR）會(huì)影響調(diào)節(jié)器的輸出紋波電壓和瞬態(tài)響應(yīng)。需要根據(jù)紋波電壓和負(fù)載瞬態(tài)要求來(lái)確定輸出電容和ESR的大小。
• 整流二極管選擇：由于MAX8728的高開(kāi)關(guān)頻率，推薦使用肖特基二極管作為整流二極管，以獲得快速的恢復(fù)時(shí)間和低正向電壓。
• 輸出電壓選擇：通過(guò)連接電阻分壓器來(lái)調(diào)整輸出電壓，選擇合適的電阻值并添加小電容以減少噪聲敏感性。

2. 升壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

• 電感選擇：考慮電感值、峰值電流額定值和串聯(lián)電阻等因素，根據(jù)最大輸出電流、輸入電壓、輸出電壓和開(kāi)關(guān)頻率等參數(shù)計(jì)算電感值。選擇合適的電感可以在電路效率、電感尺寸和成本之間找到最佳平衡點(diǎn)。
• 輸出電容選擇：輸出電壓紋波由電容紋波和ESR紋波組成，需要根據(jù)電壓額定值和溫度特性選擇合適的輸出電容。
• 輸入電容選擇：輸入電容可減少?gòu)妮斎腚娫醇橙〉碾娏鞣逯岛妥⑷隝C的噪聲。實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)源阻抗情況適當(dāng)降低輸入電容的值。
• 整流二極管選擇：同樣推薦使用肖特基二極管，以配合內(nèi)部MOSFET的工作。
• 輸出電壓選擇：通過(guò)連接電阻分壓器到FB2來(lái)調(diào)整輸出電壓，選擇合適的電阻值并將其靠近IC放置。
• 環(huán)路補(bǔ)償：選擇合適的RCOMP和CCOMP來(lái)設(shè)置高頻積分器增益和積分器零點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能和良好的瞬態(tài)響應(yīng)。

3. 電荷泵調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)

• 電荷泵級(jí)數(shù)選擇：為了獲得最高效率，應(yīng)選擇滿(mǎn)足輸出要求的最低電荷泵級(jí)數(shù)。根據(jù)輸出電壓、輸出電流、電源電壓和二極管正向電壓降等參數(shù)計(jì)算正、負(fù)電荷泵的級(jí)數(shù)。
• 飛電容選擇：增加飛電容的值可以降低有效源阻抗并提高輸出電流能力，但過(guò)大的電容對(duì)輸出電流能力的提升效果有限。一般選擇0.1μF陶瓷電容，特殊情況下需要根據(jù)具體要求進(jìn)行調(diào)整。
• 電荷泵輸出電容選擇：減小飛電容和增加輸出電容可以降低輸出紋波并改善瞬態(tài)響應(yīng)。通過(guò)相應(yīng)的公式可以近似計(jì)算輸出紋波。
• 輸出電壓選擇：通過(guò)連接電阻分壓器到FBP和FBN來(lái)調(diào)整正、負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓，選擇合適的電阻值并添加小電容以減少脈沖分組和輸出噪聲。

六、總結(jié)

MAX8728是一款功能強(qiáng)大、性能出色的多輸出電源芯片，適用于LCD顯示器和電視等應(yīng)用。它提供了豐富的功能和靈活的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，能夠滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)具體應(yīng)用要求合理選擇組件和進(jìn)行電路布局，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用MAX8728或類(lèi)似電源芯片時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。