一種基于TPS65105的TFT-LCD電源設(shè)計(jì)

0 引言

TPS65105 是一個(gè)混合式DC/DC變換器集成電路芯片。它專門為薄膜式晶體管(TFT)LCD 顯示器供電而設(shè)計(jì)的，針對(duì)LCD 的供電要求能夠提供三路輸出電壓。該芯片內(nèi)部輔助式線性穩(wěn)壓器能夠從5 V 的輸入電源中為供電系統(tǒng)提供3.3 V的總線電源電壓輸出。

其內(nèi)部的主輸出Vol 是一個(gè)工作頻率高達(dá)1.6 MHz的固定頻率PWM升壓式DC/DC變壓器，它能夠?yàn)長(zhǎng)CD顯示器的驅(qū)動(dòng)源提供一個(gè)供電電壓。該芯片內(nèi)部還集成了一個(gè)具有不同功率開關(guān)電流極限值的DC/DC變換器控制器。TPS65105 的功率開關(guān)電流極限典型值為2.3A.集成在芯片內(nèi)部的完整的電荷泵除輸出電壓可以調(diào)節(jié)以外，還可以為L(zhǎng)CD正柵極驅(qū)動(dòng)器提供2倍壓/3倍壓的輸出電壓。同時(shí)內(nèi)部提供一個(gè)負(fù)電荷泵控制器，能夠?yàn)長(zhǎng)CD負(fù)柵極驅(qū)動(dòng)器提供一路負(fù)電壓輸出。由于電荷泵的開關(guān)頻率高達(dá)1.6 MHz因此所使用的電荷泵電容便可采用價(jià)格較低、體積較小的220 nF 的電容。該系列芯片內(nèi)部集成了一個(gè)為了能夠?yàn)長(zhǎng)CD背光板提供供電電源的VCOM緩沖器，一個(gè)使用一個(gè)外部晶體功率管就能夠?yàn)閿?shù)字電路提供3.3 V輸出電壓的線性穩(wěn)壓器控制器。為了絕對(duì)安全可靠的工作，該系列芯片還具有輸出過流、過熱和短路保護(hù)功能，也就是芯片的任何一路輸出出現(xiàn)過流、過熱或短路時(shí)，都會(huì)進(jìn)入關(guān)閉模式。該系列芯片還具有關(guān)閉模式外部控制、軟啟動(dòng)和輸出電壓檢測(cè)等功能。

1 主要性能

(1)輸入電壓范圍為2.7~5.8 V;

(2)固定工作頻率高達(dá)1.6 MHz;

(3)具有三路獨(dú)立的輸出電壓;

(4)主輸出電壓可高達(dá)15 V,精度可高達(dá)1%以上;

(5)負(fù)輸出電壓為-12 V/20 mA;

(6)正輸出電壓為30 V/20 mA;

(7)內(nèi)部集成了一個(gè)VCOM緩沖器;.

(8)具有3.3 V輔助輸出的線性穩(wěn)壓器控制器;

(9)具有軟啟動(dòng)功能;

(10)具有上電順序控制功能;

(11)具有所有輸出故障檢測(cè)功能;

(12)具有過熱保護(hù)功能。

2 內(nèi)部原理方框圖

TPS65105的工作原理方框圖如圖1所示。

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3 電路原理圖設(shè)計(jì)

給出的電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

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應(yīng)用電路中的各路輸出電壓分別可由下列關(guān)系式給出：

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經(jīng)過實(shí)際測(cè)試該設(shè)計(jì)方案完全滿足TFT-LCD的供電要求。

另外值得注意的是TFT - LCD 要求邏輯電壓V3.3_LCD要先于各路驅(qū)動(dòng)電壓至少200 ms上電，此方案的原始設(shè)計(jì)是將液晶的邏輯電壓采用的系統(tǒng)3.3 V電壓。但是系統(tǒng)電壓設(shè)計(jì)的比較復(fù)雜，上電速度往往沒有TPS65105 的上電速度快。

這樣就出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓比邏輯電壓上電快的情況，容易出現(xiàn)液晶工作不穩(wěn)定的情況。

解決這種情況的辦法有兩個(gè)：

(1)按照文中提出的方案設(shè)計(jì)，將V3.3_LCD 通過TPS65105輸出;

(2) 利用程序控制TPS65105的2腳ENR 和3腳EN,等系統(tǒng)上電成功后再利用CPU 的I/O 口使能TPS65105 工作，這樣就不會(huì)出現(xiàn)邏輯電壓V3.3_LCD 滯后驅(qū)動(dòng)電壓的情況了。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要是研究TFT-LCD 的電源設(shè)計(jì)，解決了TPS65105 的上電時(shí)序的問題，經(jīng)過長(zhǎng)期連續(xù)的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，本文所提出的基于TPS65105 的TFT-LCD電源設(shè)計(jì)方案是一個(gè)穩(wěn)定可靠的TFT液晶的電源設(shè)計(jì)方案。