深入剖析TPS65193：TFT - LCD雙高壓掃描驅動器

在TFT - LCD的設計領域，掃描驅動器起著關鍵作用。今天我們來詳細探討德州儀器（TI）推出的TPS65193雙高壓掃描驅動器，看看它有哪些獨特之處以及如何在實際設計中發(fā)揮作用。

文件下載：tps65193.pdf

一、TPS65193的基本信息

1.1 產(chǎn)品特性

TPS65193具有諸多亮點特性。它是一款雙高壓掃描驅動器，具備掃描驅動器輸出電荷共享功能，這有助于降低功耗。其輸出電壓范圍很寬，高輸出電壓可達35V，低輸出電壓能低至 - 28V。采用邏輯電平輸入，方便與其他邏輯電路進行接口。封裝形式為24引腳、4mm×4mm的QFN封裝，體積小巧，適合對空間要求較高的設計。

1.2 應用領域

該驅動器主要應用于采用非晶硅柵（ASG）技術的TFT LCD中，能為這類LCD的ASG電路提供穩(wěn)定可靠的驅動信號。

二、工作原理及信號分析

2.1 輸入信號

系統(tǒng)中的時序控制器會為TPS65193提供輸入信號。其中，STV是畫面幀的同步信號，其頻率取決于幀速率；CPVx是水平線的同步信號，頻率由幀速率和垂直分辨率共同決定。這些輸入信號就像是驅動器的“指揮棒”，引導著驅動器按照特定的節(jié)奏工作。

2.2 輸出信號

驅動器通過內(nèi)部開關生成STVP、CKVx和CKVBx掃描驅動器輸出信號。它們的邏輯關系如下：

• STVP輸出邏輯：當STV為LOW時，無論CPV1狀態(tài)如何，STVP輸出為VOFF；當STV為HIGH且CPV1為LOW時，STVP輸出為VON；當STV為HIGH且CPV1為HIGH時，STVP處于高阻抗狀態(tài)。
• CKVx、CKVBx及輸出電荷共享邏輯：不同的STV和CPVx輸入組合會產(chǎn)生相應的CKVx、CKVBx輸出以及電荷共享狀態(tài)。例如，當STV為LOW且CPVx為LOW時，CKVx和CKVBx處于高阻抗狀態(tài)，電荷共享功能啟用。

2.3 輸出電荷共享

輸出電荷共享功能是該驅動器的一大特色，能夠有效降低功耗。在電荷共享啟用時，正電壓線路電容器中的電荷會轉移到負電壓線路的電容器中。CKVCSx和CKVBCSx作為電荷共享輸入，電荷共享電阻RCSx和RBCSx用于減少進入電荷共享輸入的峰值電流，并控制輸出電荷共享波形的斜率。不過，在實際設計中需要考慮電荷共享電阻的功耗問題。一般來說，采用0603尺寸的電阻，兩個并聯(lián)的功率額定值適用于大多數(shù)應用。

三、關鍵參數(shù)及性能指標

3.1 絕對最大額定值

這些參數(shù)規(guī)定了驅動器能夠承受的最大應力，在設計時必須嚴格遵守，否則可能會導致器件永久性損壞。

3.2 推薦工作條件

在推薦工作條件下使用驅動器，能夠保證其性能的穩(wěn)定性和可靠性。

3.3 電氣特性

文檔中詳細給出了驅動器在特定條件下（VOFF = - 10V，VON = 30V，EN = 3.3V，TA = - 40°C至85°C，典型值在TA = 25°C）的電氣特性，包括電源電流、欠壓鎖定、邏輯信號、輸出電壓、電荷共享電阻、放電電路以及控制延遲等方面。例如，靜態(tài)電流進入VON在CPVx = GND，STV = 3.3V時典型值為600mA，最大值為800mA。這些電氣特性是評估驅動器性能和進行電路設計的重要依據(jù)。

3.4 交流特性

交流特性方面，涉及到STVP的壓擺率、傳播延遲以及CKVx、CKVBx的開關特性等。如STVP的Slew - 壓擺率典型值為30V/ms，最大值為55V/ms；Slew + 壓擺率在負載為4.7nF時典型值為20V/ms，最大值為35V/ms。這些參數(shù)對于理解驅動器在動態(tài)工作時的性能非常重要。

四、啟動序列與延遲設置

4.1 啟動序列

TPS65193的啟動序列可通過EN和DLY進行調(diào)整。當VON低于欠壓鎖定（UVLO）閾值時，所有輸出處于高阻抗狀態(tài)。若EN在達到UVLO閾值后被拉低，所有輸出跟隨VOFF；當EN被拉高時，經(jīng)過與DLY引腳相連的電容設置的延遲時間后，驅動器啟用，延遲時間從EN變?yōu)镠IGH開始計算。如果在達到UVLO閾值之前拉高EN，則延遲從VON達到UVLO閾值時開始。當EN被拉低時，驅動器禁用，只要VON高于UVLO閾值，CKVx、CKVBx和STVP輸出就跟隨VOFF。

4.2 延遲時間設置

通過在DLY引腳連接外部電容器來設置延遲時間。若不需要延遲，DLY引腳可懸空。外部電容器由一個典型值為15mA的恒流源充電，當電容器電壓達到2.9V的內(nèi)部參考電壓時，延遲時間結束，外部電容器上的最終DLY電壓最大為8V，因此外部電容器的電壓額定值必須高于8V。延遲時間可通過公式 [C{DLY}=frac{Delay time}{R{DLY}}] 計算，例如設置10ms的延遲時間，可選用約47nF的電容。

五、電源與放電設計

5.1 電源電壓

TPS65193驅動電容性負載，在輸出上升沿需要從VON提供高尖峰電流，下降沿則從VOFF提供。因此，在VON和VOFF電源上必須盡可能靠近地放置1μF的旁路電容。根據(jù)驅動器需要提供的尖峰電流大小，旁路電容可以選用更大的值。

5.2 VOFF放電

DISH引腳用于控制系統(tǒng)關機時VOFF的放電時間。DISH通過電容連接到系統(tǒng)邏輯電壓，關機時系統(tǒng)邏輯電壓下降，當DISH電壓低于地電平且低于 - 0.6V時，內(nèi)部開關導通，VOFF通過1kΩ電阻連接到地，幫助VOFF放電。一般來說，1μF的DISH電容適用于大多數(shù)應用。如果不需要VOFF放電功能，可以將DISH直接連接到GND。

六、典型應用與封裝信息

6.1 典型應用

文檔給出了兩種典型應用電路，分別是啟用VOFF放電和禁用VOFF放電的情況。在實際設計中，可根據(jù)具體需求選擇合適的應用電路。

6.2 封裝信息

TPS65193采用VQFN（RGE）24引腳封裝，最大高度為1mm的塑料四方扁平無引腳封裝。文檔提供了詳細的封裝外形圖、印刷電路板布局示例和焊膏模板設計示例，并給出了相關的尺寸標注和注意事項。例如，封裝的熱焊盤必須焊接到印刷電路板上以保證熱性能和機械性能。

七、總結與思考

TPS65193作為一款高性能的TFT - LCD雙高壓掃描驅動器，憑借其寬輸出電壓范圍、電荷共享功能、可調(diào)整的啟動序列等特性，為TFT - LCD設計提供了強大的支持。在實際應用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設計要求，合理選擇工作參數(shù)，注意電源和放電設計，確保驅動器能夠穩(wěn)定可靠地工作。同時，對于文檔中給出的各種參數(shù)和特性，我們要深入理解其背后的原理，這樣才能在設計中充分發(fā)揮該驅動器的優(yōu)勢。大家在使用TPS65193的過程中，有沒有遇到過一些獨特的問題或者有什么特別的設計經(jīng)驗呢？歡迎在評論區(qū)分享。