MAX25222/MAX25222C：汽車4通道TFT-LCD電源解決方案

在汽車電子領(lǐng)域，TFT-LCD顯示屏的應(yīng)用越來越廣泛，對其電源供應(yīng)的要求也日益嚴(yán)苛。今天我們就來深入探討Analog Devices推出的MAX25222/MAX25222C這兩款汽車4通道TFT-LCD電源IC，看看它們是如何滿足復(fù)雜的電源需求的。

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一、產(chǎn)品概述

MAX25222/MAX25222C是專門為汽車TFT-LCD設(shè)計的4通道電源IC。它能提供對稱的正AVDD和負(fù)NAVDD電源，以及(V{GON})和(V{GOFF})柵極電源。此外，還集成了一個輸出電壓范圍在接地上下的VCOM緩沖器和一個溫度測量模塊。

這款I(lǐng)C的一大亮點是內(nèi)置了非易失性存儲器，允許在設(shè)備的整個生命周期內(nèi)（最多5次）對所有輸出值進(jìn)行校準(zhǔn)。通過內(nèi)置的I2C接口進(jìn)行編程，還能讀取診斷信息。在完成編程后，它還支持獨立工作模式。

二、產(chǎn)品特性與優(yōu)勢

（一）高度集成

• 電源輸出豐富：同步升壓轉(zhuǎn)換器可提供4.2V至10.5V的AVDD，最大電流可達(dá)200mA；NAVDD逆變器輸出最大電流可達(dá) -200mA；通過3倍壓調(diào)節(jié)電荷泵可提供7.6V至20.2V的15mA (V{GON})輸出；調(diào)節(jié)電荷泵（電荷泵倍增器）可提供 -18.2V至 -5.6V的(V{GOFF})，最大電流可達(dá) -15mA。
• 電源時序控制：在所有電源軌的上電和下電過程中，能實現(xiàn)受控的時序控制，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
• VCOM輸出靈活：VCOM輸出范圍為 +1V至 -2.49V，步長為6.83mV，可滿足不同的顯示需求。
• 溫度測量與補償：具備NTC輸入，可進(jìn)行溫度測量和補償，保證顯示效果不受溫度影響。

（二）低EMI特性

采用420kHz/2.1MHz開關(guān)頻率，并支持?jǐn)U頻功能，有效降低電磁干擾，提高系統(tǒng)的電磁兼容性。

（三）多功能診斷

• 全面的診斷功能：具備I2C控制/診斷接口和FLTB（中斷）輸出，可對所有輸出進(jìn)行欠壓（UV）和過壓（OV）診斷，還能檢測帶隙參考范圍、FLTB引腳卡住、通信奇偶校驗以及VCOM DAC故障等。
• 滿足ASIL B安全等級：包含廣泛的診斷功能，有助于滿足ASIL B安全等級要求，提高系統(tǒng)的安全性。

（四）靈活的操作模式

• 非易失性輸出電壓設(shè)置：可對AVDD/NAVDD、(V{GON})、(V{GOFF})、VCOM和時序進(jìn)行非易失性輸出電壓設(shè)置。
• 支持獨立工作模式：編程完成后，可在獨立模式下運行，無需持續(xù)的外部控制。
• 緊湊的封裝：采用5mm x 5mm TQFN32封裝，節(jié)省電路板空間。
• 汽車級認(rèn)證：符合AEC-Q100 Grade 1標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車應(yīng)用環(huán)境。

三、電氣特性詳解

（一）輸入電源

IN電壓范圍為2.65V至5.5V，具有欠壓鎖定（UVLO）功能，閾值為2.4V至2.57V，滯回為100mV。在關(guān)機狀態(tài)下，IN的關(guān)機電流僅為7至12μA，靜態(tài)電流為1.5至2.5mA。

（二）V18穩(wěn)壓器

輸出電壓為1.72V至1.88V，電流限制為60mA，具有欠壓鎖定功能，閾值為1.6V至1.7V，滯回為150mV。

（三）振蕩器

開關(guān)頻率可通過fSW位設(shè)置，當(dāng)fSW = 0時，開關(guān)頻率為2.1MHz；當(dāng)fSW = 1時，開關(guān)頻率為420kHz。還支持頻率抖動功能，抖動范圍為±6%。

（四）升壓調(diào)節(jié)器

HVINP輸出電壓范圍為VIN + 1V至10.5V，AVDD輸出電壓范圍為4.2V至10.5V，調(diào)節(jié)步長為0.1V。在不同開關(guān)頻率下，具有不同的效率和最大占空比。

（五）反相調(diào)節(jié)器

振蕩器最大占空比在2.1MHz開關(guān)頻率下為92%至95%，在420kHz開關(guān)頻率下為88%至90%。NAVDD輸出電壓與AVDD緊密調(diào)節(jié)，偏差在±34mV以內(nèi)。

（六）正電荷泵調(diào)節(jié)器

(V{GON})閾值為VHVINP - 0.8V，F(xiàn)C1 - 、FC2 - 開關(guān)具有電流限制功能，不同側(cè)的電流限制不同。(V{GON})電壓范圍為7.6V至20.2V，調(diào)節(jié)步長為0.2V。

（七）負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器

DN電流限制為75至100mA，(V_{GOFF})電壓范圍為 -18.2V至 -5.6V，調(diào)節(jié)步長為0.2V。

（八）故障保護(hù)

具備多種故障保護(hù)功能，如欠壓、過壓、短路等故障檢測。故障發(fā)生時，會根據(jù)設(shè)置進(jìn)行重試或關(guān)閉輸出，以保護(hù)設(shè)備安全。

四、引腳配置與功能

MAX25222/MAX25222C采用32引腳TQFN封裝，各引腳功能明確：

• 編程引腳：VPROG用于非易失性寄存器編程，正常工作時通過電阻連接到GND。
• 電源輸入引腳：IN和INN為電源輸入，需連接適當(dāng)?shù)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/電容/" target="_blank">電容進(jìn)行濾波。
• 輸出引腳：AVDD、NAVDD、(V{GON})、(V{GOFF})和VCOM等為電源輸出引腳，需連接相應(yīng)的電容進(jìn)行濾波和儲能。
• 控制與通信引腳：EN為使能引腳，ADD為設(shè)備地址選擇引腳，SDA和SCL為I2C通信引腳，F(xiàn)LTB為故障輸出引腳。

五、工作模式與操作

（一）上電狀態(tài)

上電時，設(shè)備處于低靜態(tài)電流模式，直到EN引腳置高。EN置高且IN引腳電壓超過2.5V時，1.8V穩(wěn)壓器開啟，設(shè)備在1ms延遲后開始工作。后續(xù)操作取決于設(shè)備配置和類型。

（二）開關(guān)頻率設(shè)置

通過CONFIG寄存器中的fSW位設(shè)置開關(guān)頻率，同時可通過en_ss位啟用擴頻功能，改善EMI性能。

（三）獨立工作模式

將ADD引腳懸空，設(shè)備在編程完成后，上電且EN引腳置高時，將以預(yù)編程的值啟動。

（四）I2C只讀模式

當(dāng)ADD引腳連接到V18時，MAX25222C的I2C接口處于只讀模式，只能讀取設(shè)備寄存器，不能進(jìn)行寫入操作。

六、電源供應(yīng)與時序控制

（一）源驅(qū)動器電源供應(yīng)

源驅(qū)動器電源由升壓轉(zhuǎn)換器和反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器組成，分別提供正AVDD和負(fù)NAVDD電源，最大輸出電壓分別為 +10.5V和 -10.5V，最大電流分別為200mA和 -200mA。AVDD電壓可通過I2C接口編程設(shè)置，默認(rèn)值為6.8V，NAVDD電壓與AVDD緊密調(diào)節(jié)。

（二）柵極驅(qū)動器電源供應(yīng)

正柵極驅(qū)動器電源(V{GON})為調(diào)節(jié)電荷泵三倍壓器，最大輸出電壓為 +20.2V；負(fù)柵極驅(qū)動器電源(V{GOFF})最大輸出電壓為 -18.2V，需要外部二極管和電容。(V{GON})和(V{GOFF})的調(diào)節(jié)電壓可通過I2C接口編程設(shè)置，并可存儲在非易失性寄存器中。

（三）時序控制

電源的上電和下電時序由VCOM_L寄存器中的seq_set[2:0]位控制，可選擇8種不同的時序選項。時序設(shè)置應(yīng)在執(zhí)行前寫入，且在開關(guān)過程中不得更改。

七、VCOM緩沖器與溫度補償

（一）VCOM緩沖器

VCOM輸出電壓可通過I2C編程設(shè)置，范圍為 -2.49V至 +1V，9位值可存儲在非易失性存儲器中。VCOM緩沖器可輸出峰值電流達(dá)±120mA，若輸出電壓偏離設(shè)定值超過0.25V，將檢測到VCOM故障。

（二）VCOM溫度補償

可通過連接到TEMP輸入的溫度敏感元件（如NTC熱敏電阻）或內(nèi)部溫度傳感器對VCOM輸出電壓進(jìn)行溫度補償。通過CONFIG寄存器中的int_sensor位選擇傳感器，TEMP引腳被強制為625mV，RREF引腳的電壓被輸入到內(nèi)部8位ADC進(jìn)行測量。

八、故障處理與NV存儲器

（一）故障處理

在I2C模式下，多種故障會導(dǎo)致FLTB引腳置低；在獨立模式下，F(xiàn)LTB引腳輸出不同占空比的脈沖序列，指示不同的故障類型。對于欠壓、過壓和短路等故障，設(shè)備會根據(jù)設(shè)置進(jìn)行重試或關(guān)閉輸出。

（二）NV存儲器

MAX25222/MAX25222C包含六個一次性可編程存儲器塊，可將0x07至0x15的寄存器內(nèi)容存儲到非易失性存儲器中（對應(yīng)0x17至0x25寄存器位置）。存儲過程需要在VPROG引腳施加8.5V ±2%的電壓，并通過I2C NV寫入命令執(zhí)行。

九、應(yīng)用信息與設(shè)計建議

（一）升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計

• 電感選擇：在2.1MHz開關(guān)頻率下使用2.2μH電感，在420kHz開關(guān)頻率下使用10μH電感，電感飽和電流應(yīng)超過2.3A。
• 輸出濾波電容選擇：選擇低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容，電容值應(yīng)不小于10μF，以減小輸出電壓的高頻紋波。
• 輸入濾波電容選擇：確保足夠的輸入電容，以避免AVDD或NAVDD輸出瞬變時輸入電壓下降。

（二）NAVDD反相調(diào)節(jié)器設(shè)計

• 電感選擇：與升壓轉(zhuǎn)換器類似，根據(jù)開關(guān)頻率選擇合適的電感，電感飽和電流應(yīng)超過2.25A。
• 外部二極管選擇：選擇峰值電流額定值至少為LXN電流限制（ILIMNH）的二極管，二極管擊穿電壓應(yīng)超過最大INN電壓和NAVDD電壓絕對值之和。
• 輸出濾波電容選擇：選擇低ESR和合適電容值的電容，以減小NAVDD輸出的電壓紋波。

（三）布局考慮

在設(shè)計電路板布局時，應(yīng)注意以下幾點：

• 旁路電容盡量靠近設(shè)備引腳，并通過過孔連接到模擬接地平面。
• 設(shè)備的GND引腳通過過孔連接到模擬接地平面，模擬接地平面應(yīng)覆蓋功率轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵信號組件下方的整個區(qū)域。
• 為開關(guān)轉(zhuǎn)換器功率電路設(shè)置功率接地平面，將PGND連接到最近的功率接地平面。
• 最小化所有開關(guān)節(jié)點的銅面積，減小AVDD和NAVDD轉(zhuǎn)換器的環(huán)路面積。
• 將GND、CPGND和PGND連接到設(shè)備的裸露焊盤。

十、總結(jié)

MAX25222/MAX25222C是一款功能強大、高度集成的汽車4通道TFT-LCD電源IC，具有豐富的電源輸出、低EMI特性、全面的診斷功能和靈活的操作模式。在設(shè)計汽車TFT-LCD電源系統(tǒng)時，合理選擇和使用這款I(lǐng)C，結(jié)合正確的電路設(shè)計和布局考慮，能夠有效提高系統(tǒng)的性能和可靠性。大家在實際應(yīng)用中，是否遇到過類似電源IC的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。