用于扁平QFN中的TFT-LCD的5輸出高電流電源

LT?3513 是一款高度集成的 5 輸出穩(wěn)壓器，專為利用單個(gè) IC 提供大型 TFT 液晶顯示器 （LCD） 通常需要的所有電源電壓而設(shè)計(jì)。該器件具有一個(gè)降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器，可從寬電壓范圍輸入（如汽車電池）產(chǎn)生 3.3V 或 5V 邏輯電壓。通過增加一個(gè)由內(nèi)部線性穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)的外部NPN，可以從第一個(gè)電源產(chǎn)生一個(gè)較低電壓的邏輯電源。其他三個(gè)片內(nèi)穩(wěn)壓器提供LCD所需的三種偏置電壓：一個(gè)產(chǎn)生AVDD的高功率升壓穩(wěn)壓器，一個(gè)產(chǎn)生VON的低功耗升壓穩(wěn)壓器和一個(gè)提供VOFF的反相穩(wěn)壓器。

選擇開關(guān)穩(wěn)壓器而不是線性穩(wěn)壓器，以適應(yīng)寬輸入電壓范圍（提供升壓和降壓功能）并最大限度地降低功耗。LT3513 的寬輸入范圍 （4.5V 至 30V） 使其能夠接受多種電源，包括汽車電池、分布式電源和墻上變壓器。扁平的 38 引腳 QFN 封裝背面有一個(gè)裸露金屬焊盤，以最大限度地提高熱性能。

所有穩(wěn)壓器均同步至一個(gè) 2MHz 內(nèi)部時(shí)鐘，因而允許使用小型低成本電感器和陶瓷電容器。由于不同類型的面板可能需要不同的偏置電壓，因此所有輸出電壓都可以調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最大的靈活性。每個(gè)穩(wěn)壓器都包含可編程軟啟動(dòng)功能，以限制浪涌電流。

操作

圖 1 顯示了一個(gè) 5 輸出 TFT LCD 電源，該電源可以容納 8V 至 30V 輸入電壓。第一個(gè)開關(guān)轉(zhuǎn)換器利用降壓穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個(gè) 5V 邏輯電源。具有外部 NPN 的內(nèi)部線性穩(wěn)壓器采用 3V 電源作為輸入產(chǎn)生一個(gè) 3.5V 邏輯電源。第二個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器用于將 5V 電源升壓至 8V、80mA AVDD偏置供應(yīng)。另一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè)逆變器產(chǎn)生V上和 V關(guān)閉，也使用 5V 電源作為輸入。

圖1.完整的 5 輸出 2MHz TFT-LCD 電源。

當(dāng)首次向輸入施加電源時(shí)，RUN-SS1電容器開始充電。當(dāng)其電壓達(dá)到0.8V時(shí)，切換器1被啟用。RUN-SS1 引腳上的電容器控制開關(guān)穩(wěn)壓器 1 輸出、VLOGIC 和 L1 中的浪涌電流的斜坡速率。開關(guān)穩(wěn)壓器 2、3 和 4 由 BIAS 引腳控制，該引腳通常連接到 VLOGIC。當(dāng) BIAS 引腳高于 2.8V 時(shí)，RUNSS-2 和 RUN-SS3/4 引腳上的電容器開始充電，使能開關(guān)控制器 2、3 和 4。當(dāng)AVDD達(dá)到其編程電壓的90%時(shí)，PGOOD引腳被拉低。當(dāng) AVDD、VOFF 和 E3 均達(dá)到 90% 或其編程電壓時(shí)，CT 定時(shí)器使能，一個(gè) 20μA 電流源開始為 CT 充電。當(dāng)CT引腳達(dá)到1.1V時(shí)，輸出PNP導(dǎo)通，將E3連接至VON。圖2所示為圖1中電路的啟動(dòng)順序。

圖2.電源的啟動(dòng)波形如圖1所示。

如果其中一個(gè)穩(wěn)壓 VLOGIC、AVDD、VOFF 或 E3 的驟降超過 10%，則內(nèi)部 PNP 關(guān)閉以關(guān)斷 VON。此操作可保護(hù)面板，因?yàn)?VON 必須在場(chǎng)才能打開 TFT 顯示屏。PGOOD引腳可以在升壓穩(wěn)壓器的輸出端驅(qū)動(dòng)一個(gè)可選的PMOS器件，以便在關(guān)斷期間斷開AVDD處的負(fù)載與輸入的連接。轉(zhuǎn)換器使用全部陶瓷電容器。推薦使用 X5R 和 X7R 類型，因?yàn)檫@些材料可在很寬的溫度范圍內(nèi)保持電容。

所有四個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器均采用恒定頻率、電流模式控制方案。開關(guān)穩(wěn)壓器1使用檢測(cè)電感電流的反饋方案，而其他開關(guān)穩(wěn)壓器則監(jiān)視開關(guān)電流。電感電流檢測(cè)方法避免了最小的導(dǎo)通時(shí)間問題，并在任何輸入至輸出電壓比下保持開關(guān)電流限值。其他三個(gè)穩(wěn)壓器具有頻率折返方案，當(dāng)其FB引腳低于0.75V時(shí)，可降低開關(guān)頻率。該特性可降低啟動(dòng)和過載條件下的平均電感電流，從而最大限度地降低電源開關(guān)和外部組件的功耗。

布局注意事項(xiàng)

正確的 PC 板布局對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行性能非常重要。承載高開關(guān)電流的路徑應(yīng)短而寬，以最大限度地降低寄生電感。在降壓穩(wěn)壓器中，該環(huán)路包括輸入電容、內(nèi)部電源開關(guān)和肖特基二極管。在升壓穩(wěn)壓器中，該環(huán)路包括輸出電容、內(nèi)部電源開關(guān)和肖特基二極管。使所有環(huán)路補(bǔ)償元件和反饋電阻遠(yuǎn)離高開關(guān)電流路徑。LT3513 引腳排列專為便于 PCB 布局而設(shè)計(jì)。保持從反饋電阻中心到相應(yīng)FB引腳的走線盡可能短。LT3513 在 IC 的背面具有一個(gè)裸露的接地襯墊以降低熱阻。在器件下方應(yīng)放置一個(gè)具有多個(gè)接地層的接地層，以將熱量從IC傳導(dǎo)出去。

結(jié)論

LT?3513 是一款用于 TFT-LCD 面板的全面而緊湊的電源解決方案。其寬輸入范圍和低功耗使其可用于各種應(yīng)用。所有四個(gè)集成開關(guān)穩(wěn)壓器均具有 2MHz 開關(guān)頻率，并允許專門使用陶瓷電容器，以最大限度地減小電路尺寸、成本和輸出紋波。

審核編輯：郭婷