一種基于TPS65105的TFT-LCD電源設計

0 引言

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

其內部的主輸出Vol 是一個工作頻率高達1.6 MHz的固定頻率PWM升壓式DC/DC變壓器，它能夠為LCD顯示器的驅動源提供一個供電電壓。該芯片內部還集成了一個具有不同功率開關電流極限值的DC/DC變換器控制器。TPS65105 的功率開關電流極限典型值為2.3A.集成在芯片內部的完整的電荷泵除輸出電壓可以調節以外，還可以為LCD正柵極驅動器提供2倍壓/3倍壓的輸出電壓。同時內部提供一個負電荷泵控制器，能夠為LCD負柵極驅動器提供一路負電壓輸出。由于電荷泵的開關頻率高達1.6 MHz因此所使用的電荷泵電容便可采用價格較低、體積較小的220 nF 的電容。該系列芯片內部集成了一個為了能夠為LCD背光板提供供電電源的VCOM緩沖器，一個使用一個外部晶體功率管就能夠為數字電路提供3.3 V輸出電壓的線性穩壓器控制器。為了絕對安全可靠的工作，該系列芯片還具有輸出過流、過熱和短路保護功能，也就是芯片的任何一路輸出出現過流、過熱或短路時，都會進入關閉模式。該系列芯片還具有關閉模式外部控制、軟啟動和輸出電壓檢測等功能。

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1.6 MHz;

(3)具有三路獨立的輸出電壓;

(4)主輸出電壓可高達15 V,精度可高達1%以上;

(5)負輸出電壓為-12 V/20 mA;

(6)正輸出電壓為30 V/20 mA;

(7)內部集成了一個VCOM緩沖器;.

(8)具有3.3 V輔助輸出的線性穩壓器控制器;

(9)具有軟啟動功能;

(10)具有上電順序控制功能;

(11)具有所有輸出故障檢測功能;

(12)具有過熱保護功能。

2 內部原理方框圖

TPS65105的工作原理方框圖如圖1所示。

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3 電路原理圖設計

給出的電路設計如圖2所示。

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應用電路中的各路輸出電壓分別可由下列關系式給出：

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經過實際測試該設計方案完全滿足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要先于各路驅動電壓至少200 ms上電，此方案的原始設計是將液晶的邏輯電壓采用的系統3.3 V電壓。但是系統電壓設計的比較復雜，上電速度往往沒有TPS65105 的上電速度快。

這樣就出現驅動電壓比邏輯電壓上電快的情況，容易出現液晶工作不穩定的情況。

解決這種情況的辦法有兩個：

(1)按照文中提出的方案設計，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,等系統上電成功后再利用CPU 的I/O 口使能TPS65105 工作，這樣就不會出現邏輯電壓V3.3_LCD 滯后驅動電壓的情況了。

4 結語

本文主要是研究TFT-LCD 的電源設計，解決了TPS65105 的上電時序的問題，經過長期連續的實驗和測試，本文所提出的基于TPS65105 的TFT-LCD電源設計方案是一個穩定可靠的TFT液晶的電源設計方案。