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基于CP212X的TFT模组电源解决方案

时间:2019-02-02 来源: 关键字:功率   功率   

 本文介绍了采用低成本、高效率的升压型电源管理芯片CP212X系列产品实现多路正负电源输出,结合TFT模组供电的需求,给出了基于CP212X实现的TFT模组供电系统方案,文中详细讨论了CP212X系列产品实现多路正负电压输出的解决方案,并以TFT模块的供电系统为典型案例,给出了基于CP212X的TFT模组供电系统的典型应用方案。该方案可满足TFT模组供电系统的各路电压需求,电路清晰简单,应用灵活,可广泛应用于各类手持设备,为TFT模组提供全套电源解决方案。

本文引用地址: http://power.21ic.com//dc/technical/201902/85596.html

TFT显示屏模组的电源需求

TFT(Thin Film Transistor) 液晶屏(LCD, Liquid Crystal Display)越来越广泛的应用于各类手持设备中。随着TFT模组的不断发展,越来越多的TFT模组将电源管理部分外接。这样一来,一个TFT模组的供电就变得相对复杂,一般而言,一个LCD需要以下几种驱动电压:

VCC - TFT模组数字模块电源

AVDD -TFT模组模拟模块电源

VGH -门开启电压,一般为VGH = 12V~25V,IVGH<=10mA

VGL -门关断电压,一般为VGL = -6V~-15V, IVGL<=10mA

下面以Starry Electronic推出的20810700150212为例具体分析各路驱动电源的供电需求。该TFT模组为7"屏模组,支持分辨率800x400 (RGB),像素间距0.1896x0.1790毫米。根据数据手册,该TFT模组的工作电压如下:

Table 1. TFT模组工作电压

 

基于CP212X的TFT模组电源解决方案

 

Table 2 TFT模组工作电流

 

采用一颗CP212X系列产品TFT液晶模组的供电要求的两组方案介绍

 

由Table1可以看出,该TFT模组工作需要提供5组不同的电压,在目前的手持设备中3.3V和2.6V比较容易得到(一般PMU会提供该电压),而23.1V,8.4V以及-7V就相对无法直接得到,一般需要外围器件提供该3组电压。

从Table2可以看出,其VGH和VGL的功耗相对较小,只需要10mA以内的电流即可正常工作。而AVDD的功耗需要几十毫安。综合以上特性,TFT模组正常工作需要提供如下几种电源(以1.5倍的典型功耗取值):

Table 3 TFT供电驱动能力要求

 

基于CP212X的TFT模组电源解决方案

 

单颗CP212X实现TFT模组供电系统

CP212X是启攀微电子推出的高效率,大功率电感升压型DC/DC驱动器系列产品,根据应用场合不同,共有5种型号:CP2121, CP2122, CP2123, 以及CP2124.Table4给出该产品线的主要特性指标。

Table 4 CP212X系列产品特性指标

 

基于CP212X的TFT模组电源解决方案

 

下面给出采用单颗CP212X输出多路电压为TFT模组进行供电。

 

基于CP212X的TFT模组电源解决方案

 

Figure 1 CP212X 输出多路电压典型应用图

根据Figure1 的电路结构,可以计算出Vout2 近似为Vout1 电压的两倍,Vout3 近似为Vout1 的反向电压。其驱动能力由CP212X 的开关频率以及C1, C2, Co2 和Co3 的值决定, 基本为10mA 左右。当然,如果VOUT2 或者VOUT3 采用2 级级联的方式,可生成反向2 倍或正向3 倍的电压,下文会给3 倍的出具体电路图。

下面针对Starry Electronic 推出的20810700150212 的驱动要求,以CP2121 为例给出典型应用电路。

方案一:以2 倍升压模式为VGH 提供电压,如图Figure2 所示。

 

基于CP212X的TFT模组电源解决方案

 

Figure 2 二倍电压输出为TFT 模组提供23V

Note1: VOP接入OUT1则其保护电压为25V.VOP浮空,则VOUT1的最大输出电压被钳位到40V.

Note2: Z1和Co11的目的是为了实现线性降压,在实际应用中如果R5两端压差较大的情况下(即VR5>1V),Z1的静态功耗会很大,存在出现Z1发烫的可能性。

方案特点:VOUT2采用2倍升压,串扰小,电压稳定,并且外围元器件较少。但是,由于VOUT1 需要抬高电压后再降压输出,其静态功耗较大,存在Z1的放热的可能性。实际实验表明, 该方案比较适合R5两端的电压差小于1V的应用情况,对于20810700150212模组,其R5两端的压差接近4V,这样的情况该方案并不适合。下面给出针对20810700150212模组的改进型方案。

方案二:以3倍升压模式为VGH提供电压,如图Figure3所示。

 

基于CP212X的TFT模组电源解决方案

 

Figure 3 三倍电压输出为TFT 模组提供23V

方案特点:VOUT2采用3倍升压,采用两个隔直电容,存在由于期间差异而造成的输出电压偏差。方案二最大的优点就是VOUT1的输出功率较大,可达到500mA以上。

实际应用

本文给出了一种采用一颗CP212X 系列产品,生成多路正负电压的典型应用电路,其最大的特点就是成本低廉,易于实现。

文中针对Starry的TFT液晶模组的供电要求,给出的两种方案,实现了三路电源输出。结合液晶屏驱动电压的特点,结合charge pump升压原理原理,成功产生了负压,n倍正向高电压,满足TFT液晶屏驱动中偏置电压VGH和VGL的应用要求,实现了单科芯片生成多路正负电压的应用。

结合两个方案的特点,方案二比较适合输出功率要求较大,并且两路正向电压倍数关系大于2倍的应用场合。而对于输出电压精准度要求较高,两路正向电压倍数小于2倍的应用场合的应用场合,方案一则比较有优势了。上文所提到的方案二在20810700150212的TFT液晶屏模组驱动电路中得到成功应用,取得良好效果。另外,由于不同厂家的TFT屏的技术指标有所差异,因此,在实际应用中,需要根据所选用的TFT液晶屏的具体电器参数,调整R1, R2, R3, 及齐纳管的参数。

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