汽車TFT-LCD應用的理想之選：MAX20070/MAX20070B芯片深度解析

在汽車電子領域，TFT-LCD顯示屏的應用越來越廣泛，從汽車儀表盤到中央信息顯示屏，再到抬頭顯示和導航系統(tǒng)，這些顯示屏為駕駛者提供了豐富的信息。而要實現(xiàn)這些顯示屏的穩(wěn)定、高效運行，一款優(yōu)秀的電源和背光驅(qū)動芯片至關重要。今天，我們就來深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX20070/MAX20070B芯片，看看它是如何滿足汽車TFT-LCD應用需求的。

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芯片概述

MAX20070/MAX20070B是專為汽車TFT-LCD應用設計的高度集成電源和LED背光驅(qū)動芯片。它集成了一個降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、一個升壓轉(zhuǎn)換器、兩個柵極驅(qū)動電源以及一個升壓/SEPIC轉(zhuǎn)換器，能夠為顯示屏背光中的一到兩個LED串供電。這種高度集成的設計大大減少了組件數(shù)量，降低了成本和電路板空間。

芯片的主要電源供應部分，包括降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器和柵極驅(qū)動電源，可在2.7V至5.5V的電源下工作。而驅(qū)動LED的升壓/SEPIC轉(zhuǎn)換器則可以在4.75V至40V的獨立電源電壓下工作，這使得該芯片非常適合汽車TFT-LCD應用的復雜電源環(huán)境。

技術亮點

電源供應設計

• 源極驅(qū)動電源：由一個升壓轉(zhuǎn)換器和一個反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器組成，能夠分別產(chǎn)生高達+15V和 -15V的電壓，并且正、負調(diào)節(jié)器的輸出電流最大可達100mA。正源極驅(qū)動電源的調(diào)節(jié)電壓（VPOS）可以通過FBP引腳的電阻分壓器進行設置，如果在上電時將FBP引腳接地，則可提供6.5V的電壓。負源極驅(qū)動電源電壓（VNEG）會自動緊密調(diào)節(jié)至 -VPOS，誤差在±50mV以內(nèi)。
• 柵極驅(qū)動電源：采用正、負電荷泵調(diào)節(jié)器，最大電流能力為3mA。正電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓可通過連接在其輸出與GND之間的外部電阻分壓器進行設置，負電荷泵調(diào)節(jié)器的輸出電壓則通過連接在其輸出與REF之間的電阻分壓器進行設置。

高效的LED驅(qū)動

• 多頻率選項：LED升壓/SEPIC轉(zhuǎn)換器的開關頻率固定在內(nèi)部時鐘頻率，有400kHz、1MHz和2MHz三種頻率選項可供選擇，并且內(nèi)置擴頻功能，可有效降低EMI。
• 寬電流調(diào)節(jié)范圍：LED串通道電流可通過外部電阻在20mA至160mA之間進行調(diào)節(jié)，并且該芯片支持通過邏輯控制輸入（DIM）實現(xiàn)脈沖調(diào)光控制，最小脈沖寬度低至0.5μs。
• 自適應電壓優(yōu)化：采用自適應LED電壓控制方案，根據(jù)LED串的工作電壓調(diào)節(jié)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出，從而降低電流沉中的功耗，提高效率。

全面的保護機制

• TFT部分保護：具備強大的故障和過載保護功能。如果源極驅(qū)動或柵極驅(qū)動電源的電壓低于編程調(diào)節(jié)電壓的80%（典型值）超過50ms（典型值），或者源極驅(qū)動電源出現(xiàn)短路情況超過10μs，所有輸出將鎖存關閉，并設置故障狀態(tài)。在TFT故障事件期間，LED驅(qū)動部分不會關閉。
• LED驅(qū)動保護：包括輸出過壓保護、過溫保護、短路LED檢測等功能。當出現(xiàn)過壓、過溫或短路LED等故障時，芯片會采取相應的保護措施，確保系統(tǒng)的安全運行。

靈活的電源時序控制

所有電源域的啟動和關閉序列可以通過SEQ引腳上的電阻從七種預設模式中進行選擇，這種靈活的電源時序控制可以滿足不同應用的需求。

典型應用電路及設計要點

典型電路

文檔中給出了多種典型應用電路，包括升壓LED驅(qū)動、SEPIC LED驅(qū)動以及冷啟動低于4.5V的電路等。這些電路展示了如何正確連接芯片的各個引腳以及選擇合適的外部組件，以實現(xiàn)芯片的最佳性能。

組件選擇

• 電感選擇：由于芯片的開關頻率較高，建議使用4.7μH和10μH的電感。電感的飽和額定值必須超過1.2A的峰值電流限制，并且為了獲得最高效率，應選擇直流電阻低于200mΩ的電感。
• 二極管選擇：高開關頻率要求使用高速整流器，推薦使用肖特基二極管，如CMHSH5 - 2L、MBR0520L或MBR0530L。對于升壓轉(zhuǎn)換器，二極管的峰值電流額定值應超過電流限制，擊穿電壓應超過輸出電壓；對于降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器，二極管的峰值電流額定值應超過電流限制，擊穿電壓額定值應超過絕對最大輸出電壓和最大輸入電壓之和。
• 輸出濾波電容選擇：選擇輸出濾波電容的主要標準是低等效串聯(lián)電阻（ESR）。正輸出濾波電容（C23 + C12）和逆變器輸出電容（C5 + C6）應滿足一定的容量要求，以確保輸出電壓的穩(wěn)定性。
• 輸入旁路電容選擇：輸入旁路電容應選擇低ESR的電容，以減少從電壓源汲取的峰值電流，并降低開關動作引起的噪聲。對于大多數(shù)應用，4.7μF的低ESR電容就足夠了。

PCB布局

PCB布局對于芯片的正常運行至關重要。應盡量減小升壓轉(zhuǎn)換器、降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器和LED驅(qū)動等高頻開關電流連接所形成的內(nèi)環(huán)面積，避免在高電流路徑中使用過孔，創(chuàng)建獨立的功率地島（PGND）和模擬地平面（GND），并將反饋電壓分壓器電阻盡可能靠近各自的反饋引腳。

總結

MAX20070/MAX20070B芯片以其高度集成的設計、豐富的功能和全面的保護機制，為汽車TFT-LCD應用提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際設計中，我們需要根據(jù)具體的應用需求，合理選擇外部組件，并注意PCB布局，以充分發(fā)揮芯片的性能。如果你在設計過程中遇到任何問題，歡迎在評論區(qū)留言討論。