基于單顆CP212X實現(xiàn)TFT液晶屏模組供電系統(tǒng)

本文介紹了采用低成本、高效率的升壓型電源管理芯片CP212X系列產(chǎn)品實現(xiàn)多路正負(fù)電源輸出，結(jié)合TFT模組供電的需求，給出了基于CP212X實現(xiàn)的TFT模組供電系統(tǒng)方案，文中詳細(xì)討論了CP212X系列產(chǎn)品實現(xiàn)多路正負(fù)電壓輸出的解決方案，并以TFT模塊的供電系統(tǒng)為典型案例，給出了基于CP212X的TFT模組供電系統(tǒng)的典型應(yīng)用方案。該方案可滿足TFT模組供電系統(tǒng)的各路電壓需求，電路清晰簡單，應(yīng)用靈活，可廣泛應(yīng)用于各類手持設(shè)備，為TFT模組提供全套電源解決方案。

TFT顯示屏模組的電源需求

TFT（ThinFilmTransistor）液晶屏（LCD,LiquidCrystalDisplay）越來越廣泛的應(yīng)用于各類手持設(shè)備中。隨著TFT模組的不斷發(fā)展，越來越多的TFT模組將電源管理部分外接。這樣一來，一個TFT模組的供電就變得相對復(fù)雜，一般而言，一個LCD需要以下幾種驅(qū)動電壓：

VCC-TFT模組數(shù)字模塊電源

AVDD-TFT模組模擬模塊電源

VGH-門開啟電壓，一般為VGH=12V~25V,IVGH<=10mA

VGL-門關(guān)斷電壓，一般為VGL=-6V~-15V,IVGL<=10mA

下面以StarryElectronic推出的20810700150212為例具體分析各路驅(qū)動電源的供電需求。該TFT模組為7"屏模組，支持分辨率800x400（RGB），像素間距0.1896x0.1790毫米。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊，該TFT模組的工作電壓如下：

Table1.TFT模組工作電壓

Table2TFT模組工作電流

由Table1可以看出，該TFT模組工作需要提供5組不同的電壓，在目前的手持設(shè)備中3.3V和2.6V比較容易得到（一般PMU會提供該電壓），而23.1V,8.4V以及-7V就相對無法直接得到，一般需要外圍器件提供該3組電壓。

從Table2可以看出，其VGH和VGL的功耗相對較小，只需要10mA以內(nèi)的電流即可正常工作。而AVDD的功耗需要幾十毫安。綜合以上特性，TFT模組正常工作需要提供如下幾種電源（以1.5倍的典型功耗取值）：

Table3TFT供電驅(qū)動能力要求

單顆CP212X實現(xiàn)TFT模組供電系統(tǒng)

CP212X是啟攀微電子推出的高效率，大功率電感升壓型DC/DC驅(qū)動器系列產(chǎn)品，根據(jù)應(yīng)用場合不同，共有5種型號：CP2121,CP2122,CP2123,以及CP2124.Table4給出該產(chǎn)品線的主要特性指標(biāo)。

Table4CP212X系列產(chǎn)品特性指標(biāo)

下面給出采用單顆CP212X輸出多路電壓為TFT模組進(jìn)行供電。

Figure1CP212X輸出多路電壓典型應(yīng)用圖

根據(jù)Figure1的電路結(jié)構(gòu)，可以計算出Vout2近似為Vout1電壓的兩倍，Vout3近似為Vout1的反向電壓。其驅(qū)動能力由CP212X的開關(guān)頻率以及C1,C2,Co2和Co3的值決定，基本為10mA左右。當(dāng)然，如果VOUT2或者VOUT3采用2級級聯(lián)的方式，可生成反向2倍或正向3倍的電壓，下文會給3倍的出具體電路圖。

下面針對StarryElectronic推出的20810700150212的驅(qū)動要求，以CP2121為例給出典型應(yīng)用電路。

方案一：以2倍升壓模式為VGH提供電壓，如圖Figure2所示。

Figure2二倍電壓輸出為TFT模組提供23V

Note1:VOP接入OUT1則其保護(hù)電壓為25V.VOP浮空，則VOUT1的最大輸出電壓被鉗位到40V.

Note2:Z1和Co11的目的是為了實現(xiàn)線性降壓，在實際應(yīng)用中如果R5兩端壓差較大的情況下（即VR5>1V），Z1的靜態(tài)功耗會很大，存在出現(xiàn)Z1發(fā)燙的可能性。

方案特點：VOUT2采用2倍升壓，串?dāng)_小，電壓穩(wěn)定，并且外圍元器件較少。但是，由于VOUT1需要抬高電壓后再降壓輸出，其靜態(tài)功耗較大，存在Z1的放熱的可能性。實際實驗表明，該方案比較適合R5兩端的電壓差小于1V的應(yīng)用情況，對于20810700150212模組，其R5兩端的壓差接近4V,這樣的情況該方案并不適合。下面給出針對20810700150212模組的改進(jìn)型方案。

方案二：以3倍升壓模式為VGH提供電壓，如圖Figure3所示。

Figure3三倍電壓輸出為TFT模組提供23V

方案特點：VOUT2采用3倍升壓，采用兩個隔直電容，存在由于期間差異而造成的輸出電壓偏差。方案二最大的優(yōu)點就是VOUT1的輸出功率較大，可達(dá)到500mA以上。

實際應(yīng)用

本文給出了一種采用一顆CP212X系列產(chǎn)品，生成多路正負(fù)電壓的典型應(yīng)用電路，其最大的特點就是成本低廉，易于實現(xiàn)。

文中針對Starry的TFT液晶模組的供電要求，給出的兩種方案，實現(xiàn)了三路電源輸出。結(jié)合液晶屏驅(qū)動電壓的特點，結(jié)合chargepump升壓原理原理，成功產(chǎn)生了負(fù)壓，n倍正向高電壓，滿足TFT液晶屏驅(qū)動中偏置電壓VGH和VGL的應(yīng)用要求，實現(xiàn)了單科芯片生成多路正負(fù)電壓的應(yīng)用。

結(jié)合兩個方案的特點，方案二比較適合輸出功率要求較大，并且兩路正向電壓倍數(shù)關(guān)系大于2倍的應(yīng)用場合。而對于輸出電壓精準(zhǔn)度要求較高，兩路正向電壓倍數(shù)小于2倍的應(yīng)用場合的應(yīng)用場合，方案一則比較有優(yōu)勢了。上文所提到的方案二在20810700150212的TFT液晶屏模組驅(qū)動電路中得到成功應(yīng)用，取得良好效果。另外，由于不同廠家的TFT屏的技術(shù)指標(biāo)有所差異，因此，在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)所選用的TFT液晶屏的具體電器參數(shù)，調(diào)整R1,R2,R3,及齊納管的參數(shù)。