汽車TFT-LCD應(yīng)用的理想之選：MAX20070/MAX20070B芯片深度解析

在汽車電子領(lǐng)域，TFT-LCD顯示屏的應(yīng)用越來越廣泛，從汽車儀表盤到中央信息顯示屏，再到抬頭顯示和導(dǎo)航系統(tǒng)，這些顯示屏為駕駛者提供了豐富的信息。而要實(shí)現(xiàn)這些顯示屏的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，一款優(yōu)秀的電源和背光驅(qū)動(dòng)芯片至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX20070/MAX20070B芯片，看看它是如何滿足汽車TFT-LCD應(yīng)用需求的。

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芯片概述

MAX20070/MAX20070B是專為汽車TFT-LCD應(yīng)用設(shè)計(jì)的高度集成電源和LED背光驅(qū)動(dòng)芯片。它集成了一個(gè)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電源以及一個(gè)升壓/SEPIC轉(zhuǎn)換器，能夠?yàn)轱@示屏背光中的一到兩個(gè)LED串供電。這種高度集成的設(shè)計(jì)大大減少了組件數(shù)量，降低了成本和電路板空間。

芯片的主要電源供應(yīng)部分，包括降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器和柵極驅(qū)動(dòng)電源，可在2.7V至5.5V的電源下工作。而驅(qū)動(dòng)LED的升壓/SEPIC轉(zhuǎn)換器則可以在4.75V至40V的獨(dú)立電源電壓下工作，這使得該芯片非常適合汽車TFT-LCD應(yīng)用的復(fù)雜電源環(huán)境。

技術(shù)亮點(diǎn)

電源供應(yīng)設(shè)計(jì)

• 源極驅(qū)動(dòng)電源：由一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè)反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器組成，能夠分別產(chǎn)生高達(dá)+15V和 -15V的電壓，并且正、負(fù)調(diào)節(jié)器的輸出電流最大可達(dá)100mA。正源極驅(qū)動(dòng)電源的調(diào)節(jié)電壓（VPOS）可以通過FBP引腳的電阻分壓器進(jìn)行設(shè)置，如果在上電時(shí)將FBP引腳接地，則可提供6.5V的電壓。負(fù)源極驅(qū)動(dòng)電源電壓（VNEG）會(huì)自動(dòng)緊密調(diào)節(jié)至 -VPOS，誤差在±50mV以內(nèi)。
• 柵極驅(qū)動(dòng)電源：采用正、負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器，最大電流能力為3mA。正電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓可通過連接在其輸出與GND之間的外部電阻分壓器進(jìn)行設(shè)置，負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓則通過連接在其輸出與REF之間的電阻分壓器進(jìn)行設(shè)置。

高效的LED驅(qū)動(dòng)

• 多頻率選項(xiàng)：LED升壓/SEPIC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率固定在內(nèi)部時(shí)鐘頻率，有400kHz、1MHz和2MHz三種頻率選項(xiàng)可供選擇，并且內(nèi)置擴(kuò)頻功能，可有效降低EMI。
• 寬電流調(diào)節(jié)范圍：LED串通道電流可通過外部電阻在20mA至160mA之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且該芯片支持通過邏輯控制輸入（DIM）實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)光控制，最小脈沖寬度低至0.5μs。
• 自適應(yīng)電壓優(yōu)化：采用自適應(yīng)LED電壓控制方案，根據(jù)LED串的工作電壓調(diào)節(jié)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出，從而降低電流沉中的功耗，提高效率。

全面的保護(hù)機(jī)制

• TFT部分保護(hù)：具備強(qiáng)大的故障和過載保護(hù)功能。如果源極驅(qū)動(dòng)或柵極驅(qū)動(dòng)電源的電壓低于編程調(diào)節(jié)電壓的80%（典型值）超過50ms（典型值），或者源極驅(qū)動(dòng)電源出現(xiàn)短路情況超過10μs，所有輸出將鎖存關(guān)閉，并設(shè)置故障狀態(tài)。在TFT故障事件期間，LED驅(qū)動(dòng)部分不會(huì)關(guān)閉。
• LED驅(qū)動(dòng)保護(hù)：包括輸出過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、短路LED檢測(cè)等功能。當(dāng)出現(xiàn)過壓、過溫或短路LED等故障時(shí)，芯片會(huì)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

靈活的電源時(shí)序控制

所有電源域的啟動(dòng)和關(guān)閉序列可以通過SEQ引腳上的電阻從七種預(yù)設(shè)模式中進(jìn)行選擇，這種靈活的電源時(shí)序控制可以滿足不同應(yīng)用的需求。

典型應(yīng)用電路及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

典型電路

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，包括升壓LED驅(qū)動(dòng)、SEPIC LED驅(qū)動(dòng)以及冷啟動(dòng)低于4.5V的電路等。這些電路展示了如何正確連接芯片的各個(gè)引腳以及選擇合適的外部組件，以實(shí)現(xiàn)芯片的最佳性能。

組件選擇

• 電感選擇：由于芯片的開關(guān)頻率較高，建議使用4.7μH和10μH的電感。電感的飽和額定值必須超過1.2A的峰值電流限制，并且為了獲得最高效率，應(yīng)選擇直流電阻低于200mΩ的電感。
• 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。對(duì)于升壓轉(zhuǎn)換器，二極管的峰值電流額定值應(yīng)超過電流限制，擊穿電壓應(yīng)超過輸出電壓；對(duì)于降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器，二極管的峰值電流額定值應(yīng)超過電流限制，擊穿電壓額定值應(yīng)超過絕對(duì)最大輸出電壓和最大輸入電壓之和。
• 輸出濾波電容選擇：選擇輸出濾波電容的主要標(biāo)準(zhǔn)是低等效串聯(lián)電阻（ESR）。正輸出濾波電容（C23 + C12）和逆變器輸出電容（C5 + C6）應(yīng)滿足一定的容量要求，以確保輸出電壓的穩(wěn)定性。
• 輸入旁路電容選擇：輸入旁路電容應(yīng)選擇低ESR的電容，以減少從電壓源汲取的峰值電流，并降低開關(guān)動(dòng)作引起的噪聲。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，4.7μF的低ESR電容就足夠了。

PCB布局

PCB布局對(duì)于芯片的正常運(yùn)行至關(guān)重要。應(yīng)盡量減小升壓轉(zhuǎn)換器、降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器和LED驅(qū)動(dòng)等高頻開關(guān)電流連接所形成的內(nèi)環(huán)面積，避免在高電流路徑中使用過孔，創(chuàng)建獨(dú)立的功率地島（PGND）和模擬地平面（GND），并將反饋電壓分壓器電阻盡可能靠近各自的反饋引腳。

總結(jié)

MAX20070/MAX20070B芯片以其高度集成的設(shè)計(jì)、豐富的功能和全面的保護(hù)機(jī)制，為汽車TFT-LCD應(yīng)用提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇外部組件，并注意PCB布局，以充分發(fā)揮芯片的性能。如果你在設(shè)計(jì)過程中遇到任何問題，歡迎在評(píng)論區(qū)留言討論。