MAX20070/MAX20070B：集成TFT電源與LED背光驅(qū)動的解決方案

在汽車TFT - LCD應(yīng)用領(lǐng)域，電源和背光驅(qū)動的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。今天我們要深入探討的是Maxim Integrated推出的MAX20070/MAX20070B，這兩款高度集成的電源和LED背光驅(qū)動器，為汽車顯示系統(tǒng)帶來了諸多優(yōu)勢。

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一、產(chǎn)品概述

1.1 集成特性

MAX20070/MAX20070B集成了一個降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器、一個升壓轉(zhuǎn)換器、兩個柵極驅(qū)動器電源以及一個升壓/SEPIC轉(zhuǎn)換器，能夠?yàn)轱@示屏背光的一到兩串LED供電。其源驅(qū)動器電源由一個升壓轉(zhuǎn)換器和一個反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器組成，可分別產(chǎn)生高達(dá) +15V 和 - 15V 的電壓，且兩者都能提供高達(dá)100mA的電流。柵極驅(qū)動器電源則由穩(wěn)壓電荷泵組成，可產(chǎn)生高達(dá) +22V 和 - 22V 的電壓，每個電源能提供高達(dá)3mA的電流。

1.2 應(yīng)用范圍

該產(chǎn)品適用于汽車儀表盤、中央信息顯示屏、抬頭顯示器和導(dǎo)航系統(tǒng)等多種汽車顯示場景。

1.3 產(chǎn)品優(yōu)勢

• 減少元件數(shù)量：將TFT電源和LED背光驅(qū)動器集成在一個IC中，有效減少了元件數(shù)量。
• 降低EMI：源驅(qū)動器電源和LED驅(qū)動器均采用擴(kuò)頻技術(shù)，減輕了電磁干擾。
• 高調(diào)光比：在200Hz調(diào)光頻率下具有10000:1的調(diào)光比。
• 寬溫度范圍：采用32引腳（5mm x 5mm）TQFN封裝，帶有外露焊盤用于散熱，可在 - 40°C至 + 105°C的環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作。

二、電氣特性

2.1 輸入電源

IN電壓范圍為2.7V至5.5V，IN的欠壓鎖定（UVLO）閾值在上升時(shí)為2.45V至2.65V，滯后為100mV。在不同工作狀態(tài)下，靜態(tài)電流也有所不同。

2.2 參考電壓

參考輸出電壓在無負(fù)載時(shí)為1.234V至1.266V，UVLO閾值在上升時(shí)為1V至1.2V，滯后為100mV。同時(shí)，它還具有良好的負(fù)載調(diào)節(jié)和線性調(diào)節(jié)性能。

2.3 升壓調(diào)節(jié)器

輸出電壓范圍可達(dá)到15V，POS輸出在特定條件下可調(diào)節(jié)至6.5V，工作頻率在抖動禁用時(shí)為850kHz至1150kHz。

2.4 其他特性

不同的轉(zhuǎn)換器和模塊還有各自獨(dú)特的電氣參數(shù)，如振蕩器最大占空比、電流限制、軟啟動時(shí)間等，這些參數(shù)確保了產(chǎn)品在不同工作條件下的穩(wěn)定性和可靠性。 我們在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求仔細(xì)考慮這些參數(shù)，以確保產(chǎn)品的性能達(dá)到最優(yōu)。

三、典型工作特性

文檔中給出了多種典型工作特性曲線，如總IN電源待機(jī)電流與IN電源電壓的關(guān)系、POS負(fù)載調(diào)節(jié)、電源啟動/關(guān)閉順序等。這些曲線直觀地展示了產(chǎn)品在不同條件下的性能表現(xiàn)，有助于工程師更好地了解產(chǎn)品的工作特性，從而進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和調(diào)試。例如，通過分析POS負(fù)載調(diào)節(jié)曲線，我們可以知道在不同負(fù)載電流下，輸出電壓的變化情況，進(jìn)而優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。

四、引腳配置與功能

4.1 引腳說明

MAX20070/MAX20070B采用32引腳TQFN封裝，每個引腳都有特定的功能。例如，POS引腳為正源驅(qū)動器輸出電壓，F(xiàn)BP引腳用于HVINP的反饋輸入，通過連接電阻到地可設(shè)置HVINP電壓。

4.2 引腳應(yīng)用

了解每個引腳的功能后，工程師可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行電路連接和參數(shù)設(shè)置。例如，通過在ISET引腳連接合適的電阻，可以調(diào)整LED的電流大小。

五、典型工作電路

文檔中提供了多種典型工作電路，如升壓LED驅(qū)動器、SEPIC LED驅(qū)動器、冷啟動低于4.5V的電路等。這些電路為工程師提供了實(shí)際應(yīng)用的參考，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用場景選擇合適的電路拓?fù)洌⒏鶕?jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。在設(shè)計(jì)過程中，我們還需要考慮元件的選擇和參數(shù)的設(shè)置，以確保電路的性能和穩(wěn)定性。

六、詳細(xì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 TFT電源部分

6.1.1 源驅(qū)動器電源

源驅(qū)動器電源由升壓轉(zhuǎn)換器和反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器組成。正源驅(qū)動器電源的調(diào)節(jié)電壓（VPOS）可通過FBP上的電阻分壓器進(jìn)行設(shè)置，負(fù)源驅(qū)動器電源電壓（VNEG）會自動緊密調(diào)節(jié)到 - VPOS ± 50mV 以內(nèi)。

6.1.2 柵極驅(qū)動器電源

正柵極驅(qū)動器電源（VGVDD）和負(fù)柵極驅(qū)動器電源（VGVEE）分別由電荷泵調(diào)節(jié)器產(chǎn)生。它們的調(diào)節(jié)電壓通過外部電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，開關(guān)頻率為400kHz。

6.2 LED驅(qū)動器部分

6.2.1 電流控制

MAX20070/MAX20070B采用電流模式控制為LED串提供所需的電源電壓。通過在ISET引腳連接電阻，可以設(shè)置LED的電流大小。

6.2.2 調(diào)光控制

通過向DIM引腳施加外部PWM信號，可以實(shí)現(xiàn)LED的亮度控制。PWM信號的占空比還能控制DC - DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。

6.2.3 故障保護(hù)

該產(chǎn)品具有輸出過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、短路LED檢測等多種故障保護(hù)功能，確保了LED驅(qū)動器在各種異常情況下的安全性和可靠性。

6.3 元件選擇

6.3.1 電感選擇

由于產(chǎn)品的開關(guān)頻率較高，推薦使用4.7μH和10μH的電感。電感的飽和額定值應(yīng)超過1.2A的峰值電流限制，為了獲得最高效率，建議選擇直流電阻低于200mΩ的電感。

6.3.2 二極管選擇

高開關(guān)頻率要求使用高速整流器，推薦使用肖特基二極管，如CMHSH5 - 2L、MBR0520L或MBR0530L。

6.3.3 電容選擇

輸出濾波電容應(yīng)具有低有效串聯(lián)電阻（ESR），以減少輸出電壓的高頻紋波。輸入旁路電容也應(yīng)選擇低ESR的電容，以降低從電壓源汲取的峰值電流和開關(guān)噪聲。

6.4 PCB布局

6.4.1 布局原則

精心設(shè)計(jì)的PCB布局對于產(chǎn)品的正常運(yùn)行至關(guān)重要。應(yīng)盡量減少由高開關(guān)電流連接形成的內(nèi)環(huán)面積，避免在高電流路徑中使用過孔，創(chuàng)建電源地島和模擬地平面，并將它們分開連接。

6.4.2 布線建議

反饋電壓分壓器電阻應(yīng)盡量靠近相應(yīng)的反饋引腳，IN、VCC、BATT和REF旁路電容應(yīng)盡量靠近器件。同時(shí)，應(yīng)保持輸出電容與負(fù)載之間的走線長度最短、寬度最大，以獲得最佳的瞬態(tài)響應(yīng)。

七、總結(jié)

MAX20070/MAX20070B是一款功能強(qiáng)大的集成電源和LED背光驅(qū)動器，適用于汽車TFT - LCD應(yīng)用。其高度集成的特性、豐富的功能和良好的性能，為汽車顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了便利。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求，仔細(xì)考慮電氣特性、元件選擇和PCB布局等方面的因素，以確保產(chǎn)品的性能和可靠性。你在使用這款產(chǎn)品的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。