基于CP212X的TFT模組電源解決方案

 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，文中詳細討論了CP212X系列產(chǎn)品實現(xiàn)多路正負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(Thin Film Transistor) 液晶屏(LCD, Liquid Crystal Display)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Starry Electronic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：

Table 1. TFT模組工作電壓

Table 2 TFT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)：

Table 3 TFT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。

Table 4 CP212X系列產(chǎn)品特性指標

下面給出采用單顆CP212X輸出多路電壓為TFT模組進行供電。

Figure 1 CP212X 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Starry Electronic 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。

Figure 2 二倍電壓輸出為TFT 模組提供23V

Note1: VOP接入OUT1則其保護電壓為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模組的改進型方案。

方案二：以3倍升壓模式為VGH提供電壓，如圖Figure3所示。

Figure 3 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charge pump升壓原理原理，成功產(chǎn)生了負壓，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)。