ROHM BD9862MUV：移動(dòng)TFT液晶面板的高效電源解決方案

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)，尤其是對(duì)于TFT液晶面板這類(lèi)對(duì)電源穩(wěn)定性和效率要求較高的設(shè)備。ROHM的BD9862MUV是一款專(zhuān)門(mén)為移動(dòng)TFT液晶面板設(shè)計(jì)的3通道系統(tǒng)電源IC，它具有諸多出色的特性，能夠滿(mǎn)足中小尺寸TFT液晶顯示器等應(yīng)用的需求。今天就來(lái)和大家詳細(xì)聊聊這款電源IC。

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產(chǎn)品概述

BD9862MUV可在 (VBAT = 1.8 ~V) 下工作，CH2和CH3采用了原裝PWM/PFM自動(dòng)切換控制電荷泵，能在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率。它的輸入電壓范圍為1.8V - 4.5V，如果不使用雙電荷泵，輸入電壓可以達(dá)到5.5V。此外，該IC還具有內(nèi)置輸出FET的升壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器、內(nèi)置PWM/PFM自動(dòng)切換電荷泵電路等特點(diǎn)，其封裝形式為VQFN024V4040。

關(guān)鍵特性分析

輸入電壓范圍靈活

輸入電壓范圍為1.8V - 4.5V，不使用雙電荷泵時(shí)可承受5.5V輸入。這使得它在不同的電源環(huán)境下都能穩(wěn)定工作，為設(shè)計(jì)帶來(lái)了更大的靈活性。

內(nèi)置多種功能電路

• 輸出FET和電荷泵電路：升壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器內(nèi)置輸出FET（CH1），同時(shí)CH2和CH3內(nèi)置PWM/PFM自動(dòng)切換電荷泵電路，且具有固定PWM端子。這種設(shè)計(jì)不僅提高了電路的集成度，還能有效降低功耗，提高效率。
• 過(guò)載保護(hù)電路：內(nèi)置過(guò)載時(shí)停止輸出的電路（定時(shí)器鎖存型），當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載情況時(shí)，能及時(shí)保護(hù)電路，避免設(shè)備損壞。

  合適的振蕩頻率

  開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器振蕩頻率為1MHz（典型值），電荷泵振蕩頻率為500kHz（典型值）。這樣的頻率設(shè)置既能保證電路的快速響應(yīng)，又能減少電磁干擾。

性能參數(shù)解讀

絕對(duì)最大額定值

在Ta = 25°C的條件下，最大施加電源電壓 (VBAT) 為 -0.3 ~ 7V，最大施加電壓 (LX) 為 -0.3 ~ 18V等。這些參數(shù)規(guī)定了IC在正常工作時(shí)所能承受的最大電壓和功率，在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須嚴(yán)格遵守，否則可能會(huì)導(dǎo)致IC損壞。

工作條件

• 電壓和電流：電源電壓 (VBAT) 為1.8 - 4.5V（使用雙電荷泵啟動(dòng)時(shí)），CH1輸出電壓最大可達(dá)15V，CH1功率NMOS漏極電流最大為1.0A等。
• 頻率：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器振蕩頻率和電荷泵振蕩頻率都有明確的范圍，例如開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器振蕩頻率在700 - 1.4MHz之間（RRT = 82kΩ - 180kΩ）。

系統(tǒng)與功能詳解

各通道特點(diǎn)

• CH1：是一種電壓模式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，內(nèi)置高壓輸出FET，最大開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)1.4MHz，最大占空比為90%（典型值），能夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)行和高升壓比。
• CH2：采用PWM/PFM自動(dòng)切換控制的可變電壓附加電荷泵。在PFM模式下，通過(guò)間歇性開(kāi)關(guān)減少開(kāi)關(guān)損耗，即使在輕負(fù)載條件下也能實(shí)現(xiàn)高效率。此外，它還具有導(dǎo)通占空比預(yù)測(cè)功能，可顯著降低輸出電壓紋波。
• CH3：包含PWM/PFM自動(dòng)切換控制的可變電壓反向電荷泵控制器，控制方法與CH2相同。

  功能模塊

• 誤差放大器模塊：通過(guò)INV端子（CH3為NON3端子）檢測(cè)輸出電壓，放大其與標(biāo)準(zhǔn)電壓之間的誤差，并從FB端子輸出，精度為 ±1%（CH2和CH3為1.5%）。
• PWM轉(zhuǎn)換器模塊：輸入誤差放大器檢測(cè)到的誤差，與鋸齒波進(jìn)行比較后輸出PWM信號(hào)。
• PWM/PFM控制模塊：根據(jù)PWM端子的輸入，在固定PWM模式和PFM/PWM自動(dòng)切換模式之間切換CH2和CH3。在PFM模式下，通過(guò)控制PWM信號(hào)的最小導(dǎo)通占空比為7%（典型值），減少開(kāi)關(guān)次數(shù)，提高輕負(fù)載下的效率。
• LDO模塊：為內(nèi)部電路供電，輸出電壓為3.5V（典型值），最大負(fù)載為10mA。內(nèi)置UVLO，釋放電壓為2.5V（典型值），保護(hù)電壓為2.4V（典型值）。
• 啟動(dòng)電荷泵模塊：當(dāng) (REGOUT leq 2.5 ~V)（典型值）時(shí)，啟動(dòng)約500kHz的環(huán)形振蕩器，運(yùn)行雙電荷泵，使電荷泵的輸出電壓達(dá)到4.2V（典型值）。當(dāng) (REGOUT > 2.5 ~V)（典型值）時(shí)，由產(chǎn)生鋸齒波的主OSC提供時(shí)鐘。

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

元件選擇

• 輸出電壓設(shè)置：通過(guò)外部電阻的分壓來(lái)設(shè)置輸出電壓，不同通道有不同的計(jì)算公式。
• 輸出電感設(shè)置：計(jì)算電感中流動(dòng)的最大電流 (I{Lpeak})，并確保不超過(guò)電感的額定電流值，一般將紋波電流 (Delta I{L}) 設(shè)置為平均電流 (I_{L}) 的30%左右。
• 輸出電容設(shè)置：輸出電容的電容值和ESR對(duì)輸出電壓紋波影響很大，PFM模式下輸出電壓紋波會(huì)比PWM模式更大，因此要根據(jù)使用條件選擇合適的電容，并在REGOUT端子連接1μF的陶瓷電容。
• 飛跨電容設(shè)置：?jiǎn)?dòng)電荷泵的飛跨電容的電容值不應(yīng)超過(guò)CPOUT輸出電容電容值的1/10，否則可能會(huì)造成損壞。
• 輸入電容設(shè)置：VBAT端子需要輸入旁路電容，實(shí)際電容值會(huì)因輸入輸出電壓、負(fù)載和布線(xiàn)模式等因素而有所不同，需要仔細(xì)確認(rèn)。
• 相位補(bǔ)償CR設(shè)置：相位補(bǔ)償?shù)腃R值會(huì)因輸出部分使用的電容和電感的特性、輸入輸出電壓和負(fù)載電流等因素而變化，若條件改變，需聯(lián)系技術(shù)服務(wù)部門(mén)。
• 肖特基二極管設(shè)置：輸出部分應(yīng)使用允許電流大于 (I_{leak}) 的肖特基二極管，且最大反向電壓應(yīng)大于輸出電壓，一般正向電壓越低，效率越高。
• UVLO電壓設(shè)置：可根據(jù)公式 (V_{UVLO}=1 + R_2/R_1) 設(shè)置VULO釋放電壓，若要使IC啟動(dòng)滯后于VBAT的上升沿，可在UVLOSET端子連接電容并設(shè)置時(shí)間常數(shù)。
• 振蕩頻率設(shè)置：通過(guò)連接到RT端子的電阻來(lái)調(diào)整振蕩頻率，CH1振蕩頻率 (f{osc1}) 由公式 (f{osc1}=1 /(8 × 10^{-12} × R_{RT}+4 × 10^{-8})) 確定，但實(shí)際頻率需參考“RT電阻與CH1開(kāi)關(guān)頻率特性”。

PCB布局注意事項(xiàng)

• 元件布局：將連接到RT、INV1、FB1、INV2、NON3和VREF的電阻和電容靠近端子放置，避免受到LX1布線(xiàn)和飛跨電容布線(xiàn)等開(kāi)關(guān)較大的布線(xiàn)影響。
• 散熱設(shè)計(jì)：將電感、肖特基二極管和飛跨電容靠近IC放置，并使封裝背面作為GND電位，覆蓋PCB中最大的空間，以提高散熱性能。

使用注意事項(xiàng)

絕對(duì)最大額定值

雖然這是一款高品質(zhì)產(chǎn)品，但如果超過(guò)施加電壓和工作溫度范圍等絕對(duì)最大額定值，可能會(huì)導(dǎo)致性能下降或損壞。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮使用保險(xiǎn)絲等物理安全措施。

GND電位

GND引腳的電位在任何工作狀態(tài)下都應(yīng)是最低電位，且任何引腳的電位都不應(yīng)低于GND的電位。

熱設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際工作條件下的功耗（Pd）進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，留出足夠的余量。

安裝錯(cuò)誤

在將IC安裝到印刷電路板上時(shí)，要注意方向和位置，避免安裝不當(dāng)導(dǎo)致IC損壞。同時(shí)，要防止輸出引腳之間或輸出引腳與電源GND引腳之間因異物短路而損壞IC。

ROHM的BD9862MUV電源IC憑借其高效、靈活的特性和豐富的功能，為T(mén)FT液晶面板等應(yīng)用提供了優(yōu)秀的電源解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)其特性和要求，合理選擇元件、優(yōu)化PCB布局，并注意使用過(guò)程中的各種事項(xiàng)，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。大家在使用這款I(lǐng)C的過(guò)程中遇到過(guò)什么問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。