基于TPS65105 的TFT-LCD電源設計方案

TPS65105是一個專門為TFT-LCD顯示器供電而設計的，能夠提供三路輸出電壓的混合式DC/DC變換器集成電路芯片。基于TI公司的TPS65105，設計了針對7寸TFT液晶屏的供電電路，并解決了TPS65105的上電時序問題。實踐表明，該方案是一個穩定可靠的TFT液晶的電源設計方案。

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。


圖1 TPS65105的工作原理方框圖

3電路原理圖設計

給出的電路設計如圖2所示。


圖2 電路原理圖

應用電路中的各路輸出電壓分別可由下列關系式給出：


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。