MAX17014：用于LCD TV的低成本多輸出電源解決方案

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，LCD TV的應(yīng)用越來越廣泛。而對于LCD TV的正常運(yùn)行，穩(wěn)定且高效的電源供應(yīng)至關(guān)重要。MAX17014作為一款專為TFT LCD面板設(shè)計(jì)的多輸出電源，為LCD TV和顯示器提供了出色的電源解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款芯片。

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一、產(chǎn)品概述

MAX17014是一款多輸出電源控制器，能夠從12V穩(wěn)壓輸入為電視和顯示器中的TFT LCD面板生成所需的所有電源軌。它集成了降壓和升壓調(diào)節(jié)器、正負(fù)電荷泵、兩個(gè)運(yùn)算放大器以及一個(gè)雙模邏輯控制的高壓開關(guān)控制塊，可在8V至16.5V的輸入電壓下工作，尤其針對直接由12V電源供電的LCD TV面板和LCD顯示器應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

二、關(guān)鍵特性

1. 電源調(diào)節(jié)特性

• 降壓調(diào)節(jié)器：內(nèi)置20V、2.5A、120mΩ的n溝道MOSFET，具有快速的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，輸出電壓可調(diào)節(jié)至低至1.25V。在輕載時(shí)采用跳過模式，提高效率，同時(shí)具備3ms的內(nèi)部軟啟動(dòng)功能。
• 升壓調(diào)節(jié)器：內(nèi)置20V、3.3A、110mΩ的n溝道MOSFET，輸出電壓范圍為輸入電壓至20V，具有高精度輸出電壓（1%）和快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，同樣具備3ms的內(nèi)部軟啟動(dòng)功能。
• 電荷泵調(diào)節(jié)器：正負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器可提供TFT柵極驅(qū)動(dòng)器電源電壓，輸出電壓可通過外部電阻分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且具有軟啟動(dòng)和定時(shí)器延遲故障鎖存功能。

2. 運(yùn)算放大器特性

兩個(gè)高速運(yùn)算放大器，用于驅(qū)動(dòng)LCD背板（VCOM），具有±150mA的短路電流、100V/μs的壓擺率和20MHz的-3dB帶寬，輸入和輸出為軌到軌設(shè)計(jì)。

3. 其他特性

• 輸入欠壓鎖定和熱過載保護(hù)，確保芯片在異常情況下的安全性。
• 可選頻率（600kHz/1.2MHz），方便用戶根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。
• 48引腳、7mm x 7mm的薄型QFN封裝，體積小巧，適合空間受限的應(yīng)用。

三、工作原理

1. 降壓調(diào)節(jié)器

降壓調(diào)節(jié)器由內(nèi)部n溝道MOSFET、無損電流檢測網(wǎng)絡(luò)、電流限制比較器和PWM控制器塊組成。外部功率級(jí)包括肖特基二極管整流器、電感器和輸出電容器。通過改變n溝道MOSFET的占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓。在啟動(dòng)時(shí)，使用一個(gè)0.1μF的飛跨電容器在LX2和BST之間的自舉電路為高端柵極驅(qū)動(dòng)器提供電源電壓。

2. 升壓調(diào)節(jié)器

升壓調(diào)節(jié)器采用電流模式、固定頻率PWM架構(gòu)，通過調(diào)制內(nèi)部功率MOSFET在每個(gè)開關(guān)周期的占空比來控制輸出電壓和輸送到輸出的功率。誤差放大器將FB1處的信號(hào)與1.25V進(jìn)行比較，并改變COMP輸出，從而設(shè)置電感器峰值電流。

3. 電荷泵調(diào)節(jié)器

正負(fù)電荷泵調(diào)節(jié)器分別用于生成TFT LCD柵極驅(qū)動(dòng)器IC的正負(fù)電源軌。通過外部電阻分壓器設(shè)置輸出電壓，電荷泵控制器包括高端p溝道MOSFET和低端n溝道MOSFET來控制功率傳輸。

4. 高壓開關(guān)控制

高壓開關(guān)控制塊由兩個(gè)高壓p溝道MOSFET組成，通過CTL和MODE進(jìn)行控制，有兩種不同的工作模式，可實(shí)現(xiàn)GON與SRC或DRN的連接。

5. 運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器用于驅(qū)動(dòng)LCD背板（VCOM）或伽馬校正分壓器串，具有高輸出電流、快速壓擺率和寬帶寬等特性。同時(shí)，具備短路電流限制和輸入鉗位功能，以保護(hù)芯片。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電感選擇

• 降壓調(diào)節(jié)器：電感值的選擇需要考慮輸出電壓、輸入電壓、開關(guān)頻率、最大負(fù)載電流和紋波電流與負(fù)載電流的比率（LIR）等因素。一般來說，LIR在20%至50%之間是一個(gè)較好的折衷選擇。電感的飽和電流應(yīng)超過峰值電感電流，直流電阻應(yīng)盡可能低以提高效率。
• 升壓調(diào)節(jié)器：電感值的選擇同樣受到輸出電流、輸入電壓、輸出電壓和開關(guān)頻率的影響。LIR通常在0.2至0.5之間，但根據(jù)電感鐵芯材料的交流特性和電感電阻與其他功率路徑電阻的比率，最佳LIR可能會(huì)有所變化。

2. 電容選擇

• 輸入電容：輸入濾波電容用于減少從電源吸取的峰值電流，降低調(diào)節(jié)器開關(guān)引起的輸入噪聲和電壓紋波。通常根據(jù)輸入紋波電流要求和電壓額定值選擇，陶瓷電容因其高紋波電流和浪涌電流能力而被廣泛使用。
• 輸出電容：輸出電容和等效串聯(lián)電阻（ESR）會(huì)影響調(diào)節(jié)器的輸出紋波電壓和瞬態(tài)響應(yīng)。需要根據(jù)紋波電壓和負(fù)載瞬態(tài)要求確定輸出電容和ESR的需求。

3. 整流二極管選擇

由于MAX17014的開關(guān)頻率較高，推薦使用肖特基二極管作為整流二極管，因?yàn)樗鼈兙哂锌焖倩謴?fù)時(shí)間和低正向電壓的特點(diǎn)。

4. PCB布局和接地

• 最小化各個(gè)DC - DC轉(zhuǎn)換器的高電流環(huán)路面積，將電感、二極管和輸出電容靠近輸入電容和相關(guān)引腳放置。
• 創(chuàng)建獨(dú)立的電源接地島，分別用于降壓調(diào)節(jié)器、升壓調(diào)節(jié)器和電荷泵，以提高效率并減少輸出電壓紋波和噪聲尖峰。
• 將所有反饋分壓器電阻盡可能靠近各自的反饋引腳放置，避免反饋跡線靠近高開關(guān)節(jié)點(diǎn)。

五、應(yīng)用場景

MAX17014主要應(yīng)用于LCD TV面板和LCD顯示器面板，為其提供穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用中，它能夠滿足TFT LCD面板對不同電源軌的需求，確保顯示效果的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

六、總結(jié)

MAX17014作為一款專為LCD TV設(shè)計(jì)的多輸出電源，具有集成度高、性能優(yōu)異、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。通過合理的設(shè)計(jì)和布局，能夠?yàn)長CD TV提供高效、穩(wěn)定的電源解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和設(shè)計(jì)要求，選擇合適的電感、電容和二極管等元件，并注意PCB布局和接地，以充分發(fā)揮MAX17014的性能優(yōu)勢。你在使用MAX17014的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。