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基于单颗CP212X实现TFT液晶屏模组供电系统 |
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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。
关键字：CP212X，正负电压输出，半波整流，TFT模组，电源解决方案
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
 Table 2 TFT模组工作电流
 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
 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
 下面给出采用单颗CP212X输出多路电压为TFT模组进行供电。
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。
Figure 1 CP212X 输出多路电压典型应用图
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。
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。
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。(end)
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(5/15/2012) |
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