分軌轉(zhuǎn)換器可減少新型汽車(chē)顯示器的 BOM 尺寸和成本

設(shè)計(jì)大于 5 英寸的汽車(chē) LCD 顯示器可能非常復(fù)雜。顯示源極驅(qū)動(dòng)器需要一個(gè)稱(chēng)為模擬電壓器件漏極 (AVDD) 的電源軌，范圍為 10V 至 15V，以及兩個(gè)用于柵極驅(qū)動(dòng)器的電源軌（VGH 和 VGL）。

在許多情況下，我們可以使用諸如TPS65150-Q1之類(lèi)的 LCD 偏置電源，這是一種用于信息娛樂(lè)或集群顯示器的汽車(chē) LCD/顯示器偏置解決方案，可大大簡(jiǎn)化 LCD 電源的設(shè)計(jì)。

TPS65150-Q1 是一款電源，適用于汽車(chē) LCD 應(yīng)用。該器件集成了一個(gè)針對(duì)源極電壓的升壓轉(zhuǎn)換器以及兩個(gè)針對(duì)柵極電壓并經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的可調(diào)節(jié)電荷泵驅(qū)動(dòng)器。為了削減外部成本、改善圖像質(zhì)量并減少影像殘留，該器件采用 VCOM 緩沖器并具備柵極電壓整形功能。
該器件經(jīng)設(shè)計(jì)可由 1.8V 至 6V 的電源供電運(yùn)行，非常適合 使用 3.3V 或 5V 固定輸入電壓軌的 汽車(chē) LCD 應(yīng)用。VGL 和 VGH 的可調(diào)上電序列允許該器件針對(duì)各種顯示屏進(jìn)行優(yōu)化。為了防止系統(tǒng)發(fā)生故障，TPS65150-Q1 集成了可調(diào)節(jié)關(guān)斷鎖存功能。該器件監(jiān)測(cè)輸出（V-(VS)、V-(VGL) 和 V-(VGH)）。當(dāng)其中一個(gè)輸出低于其電源正常閾值的時(shí)間超過(guò)可調(diào)節(jié)故障延遲時(shí)間后，該器件進(jìn)入關(guān)斷模式。

但是還有另一種設(shè)計(jì)汽車(chē) LCD 顯示器的方法，它可以通過(guò)使用更少的源極驅(qū)動(dòng)器來(lái)節(jié)省更多的尺寸和材料清單 (BOM) 成本。

圖 1：使用TPS65150-Q1的傳統(tǒng) LCD 偏置電源方法

繼大約 3 年前出現(xiàn)在智能手機(jī)和平板電腦顯示屏上的趨勢(shì)之后（請(qǐng)參閱針對(duì)這些應(yīng)用的基于單電感器的分離軌轉(zhuǎn)換器TPS65132），一種新的驅(qū)動(dòng)方法正在汽車(chē)領(lǐng)域出現(xiàn)，其中源極驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)在需要一個(gè)正 AVDD (6.xV) 和負(fù) AVDD (-6.xV) 電源軌。

圖 2：使用基于分離軌轉(zhuǎn)換器（例如TPS65132 ）的單個(gè)電感器的新方法

面板制造商和源極驅(qū)動(dòng)器制造商正傾向于這種技術(shù)，以通過(guò)使用電荷共享來(lái)降低顯示器的功耗。這種新方法還節(jié)省了資金和尺寸，因?yàn)樵礃O驅(qū)動(dòng)器可以控制更多通道，從而減少每個(gè)顯示器所需的源極驅(qū)動(dòng)器數(shù)量。

在設(shè)計(jì)需要 +/-AVDD 驅(qū)動(dòng)的顯示電源管理時(shí)，我們可以使用TPS65131-Q1進(jìn)一步簡(jiǎn)化我們的設(shè)計(jì)，這是一款適用于汽車(chē)應(yīng)用的高效分離軌轉(zhuǎn)換器。在向源極驅(qū)動(dòng)器提供 +AVDD 和 -AVDD 電壓軌的同時(shí)，這款靈活的器件包括用于完全可調(diào)排序的獨(dú)立 EN 引腳和用于設(shè)置輸出電壓值的電阻分壓器。

對(duì)于源極驅(qū)動(dòng)器未集成 VGH 和 VGL 軌的設(shè)計(jì)，為這些軌實(shí)施電荷泵和反相電荷泵將補(bǔ)充TPS65131-Q1提供的軌。

TPS65131-Q1器件作為雙輸出直流/直流轉(zhuǎn)換器，可產(chǎn)生高達(dá)15V的正輸出電壓和低至-15V的負(fù)輸出電壓，輸出電流通常為200mA，具體值取決于輸入電壓與輸出電壓比。憑借高達(dá)85%的總體效率，此器件非常適合于便攜式電池供電類(lèi)設(shè)備。輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，因此允許諸如3.3V和5V的電壓軌為T(mén)PS65131-Q1器件供電。TPS65131-Q1器件采用帶有散熱墊的QFN-24封裝。由于只需少量較小的外部組件，因此總體解決方案尺寸可以非常小。
此轉(zhuǎn)換器采用定頻PWM控制拓?fù)溥\(yùn)行，而且在啟用省電模式后，它在輕負(fù)載電流的情況下使用脈沖跳躍模式。在運(yùn)行時(shí)，典型的總體器件靜態(tài)電流只有500μA。在關(guān)斷狀態(tài)下，器件一般消耗0.2μA。獨(dú)立使能引腳可實(shí)現(xiàn)針對(duì)兩個(gè)輸出的加電和斷電排序。為了盡可能地實(shí)現(xiàn)故障情況下的高可靠性，此器件有一個(gè)內(nèi)部電流限制、過(guò)壓保護(hù)和熱關(guān)斷。