基于單顆CP212X實(shí)現TFT液晶屏模組供電系統

本文介紹了采用低成本、高效率的升壓型電源管理芯片CP212X系列產(chǎn)品實(shí)現多路正負電源輸出，結合TFT模組供電的需求，給出了基于CP212X實(shí)現的TFT模組供電系統方案，文中詳細討論了CP212X系列產(chǎn)品實(shí)現多路正負電壓輸出的解決方案，并以TFT模塊的供電系統為典型案例，給出了基于CP212X的TFT模組供電系統的典型應用方案。該方案可滿(mǎn)足TFT模組供電系統的各路電壓需求，電路清晰簡(jiǎn)單，應用靈活，可廣泛應用于各類(lèi)手持設備，為T(mén)FT模組提供全套電源解決方案。

TFT顯示屏模組的電源需求

TFT（ThinFilmTransistor）液晶屏（LCD,LiquidCrystalDisplay）越來(lái)越廣泛的應用于各類(lèi)手持設備中。隨著(zhù)TFT模組的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的TFT模組將電源管理部分外接。這樣一來(lái)，一個(gè)TFT模組的供電就變得相對復雜，一般而言，一個(gè)LCD需要以下幾種驅動(dòng)電壓：

VCC-TFT模組數字模塊電源

AVDD-TFT模組模擬模塊電源

VGH-門(mén)開(kāi)啟電壓，一般為VGH=12V~25V,IVGH=10mA

VGL-門(mén)關(guān)斷電壓，一般為VGL=-6V~-15V,IVGL=10mA

下面以StarryElectronic推出的20810700150212為例具體分析各路驅動(dòng)電源的供電需求。該TFT模組為7屏模組，支持分辨率800x400（RGB），像素間距0.1896x0.1790毫米。根據數據手冊，該TFT模組的工作電壓如下：

Table1.TFT模組工作電壓

Table2TFT模組工作電流

由Table1可以看出，該TFT模組工作需要提供5組不同的電壓，在目前的手持設備中3.3V和2.6V比較容易得到（一般PMU會(huì )提供該電壓），而23.1V,8.4V以及-7V就相對無(wú)法直接得到，一般需要外圍器件提供該3組電壓。

從Table2可以看出，其VGH和VGL的功耗相對較小，只需要10mA以?xún)鹊碾娏骷纯烧９ぷ?。而AVDD的功耗需要幾十毫安。綜合以上特性，TFT模組正常工作需要提供如下幾種電源（以1.5倍的典型功耗取值）：

Table3TFT供電驅動(dòng)能力要求

單顆CP212X實(shí)現TFT模組供電系統

CP212X是啟攀微電子推出的高效率，大功率電感升壓型DC/DC驅動(dòng)器系列產(chǎn)品，根據應用場(chǎng)合不同，共有5種型號：CP2121,CP2122,CP2123,以及CP2124.Table4給出該產(chǎn)品線(xiàn)的主要特性指標。

Table4CP212X系列產(chǎn)品特性指標

下面給出采用單顆CP212X輸出多路電壓為T(mén)FT模組進(jìn)行供電。

Figure1CP212X輸出多路電壓典型應用圖

根據Figure1的電路結構，可以計算出Vout2近似為Vout1電壓的兩倍，Vout3近似為Vout1的反向電壓。其驅動(dòng)能力由CP212X的開(kāi)關(guān)頻率以及C1,C2,Co2和Co3的值決定，基本為10mA左右。當然，如果VOUT2或者VOUT3采用2級級聯(lián)的方式，可生成反向2倍或正向3倍的電壓，下文會(huì )給3倍的出具體電路圖。

下面針對StarryElectronic推出的20810700150212的驅動(dòng)要求，以CP2121為例給出典型應用電路。

方案一：以2倍升壓模式為VGH提供電壓，如圖Figure2所示。

Figure2二倍電壓輸出為T(mén)FT模組提供23V

Note1:VOP接入OUT1則其保護電壓為25V.VOP浮空，則VOUT1的最大輸出電壓被鉗位到40V.

Note2:Z1和Co11的目的是為了實(shí)現線(xiàn)性降壓，在實(shí)際應用中如果R5兩端壓差較大的情況下（即VR5>1V），Z1的靜態(tài)功耗會(huì )很大，存在出現Z1發(fā)燙的可能性。

方案特點(diǎn)：VOUT2采用2倍升壓，串擾小，電壓穩定，并且外圍元器件較少。但是，由于VOUT1需要抬高電壓后再降壓輸出，其靜態(tài)功耗較大，存在Z1的放熱的可能性。實(shí)際實(shí)驗表明，該方案比較適合R5兩端的電壓差小于1V的應用情況，對于20810700150212模組，其R5兩端的壓差接近4V,這樣的情況該方案并不適合。下面給出針對20810700150212模組的改進(jìn)型方案。

方案二：以3倍升壓模式為VGH提供電壓，如圖Figure3所示。

Figure3三倍電壓輸出為T(mén)FT模組提供23V

方案特點(diǎn)：VOUT2采用3倍升壓，采用兩個(gè)隔直電容，存在由于期間差異而造成的輸出電壓偏差。方案二最大的優(yōu)點(diǎn)就是VOUT1的輸出功率較大，可達到500mA以上。

實(shí)際應用

本文給出了一種采用一顆CP212X系列產(chǎn)品，生成多路正負電壓的典型應用電路，其最大的特點(diǎn)就是成本低廉，易于實(shí)現。

文中針對Starry的TFT液晶模組的供電要求，給出的兩種方案，實(shí)現了三路電源輸出。結合液晶屏驅動(dòng)電壓的特點(diǎn)，結合chargepump升壓原理原理，成功產(chǎn)生了負壓，n倍正向高電壓，滿(mǎn)足TFT液晶屏驅動(dòng)中偏置電壓VGH和VGL的應用要求，實(shí)現了單科芯片生成多路正負電壓的應用。

結合兩個(gè)方案的特點(diǎn)，方案二比較適合輸出功率要求較大，并且兩路正向電壓倍數關(guān)系大于2倍的應用場(chǎng)合。而對于輸出電壓精準度要求較高，兩路正向電壓倍數小于2倍的應用場(chǎng)合的應用場(chǎng)合，方案一則比較有優(yōu)勢了。上文所提到的方案二在20810700150212的TFT液晶屏模組驅動(dòng)電路中得到成功應用，取得良好效果。另外，由于不同廠(chǎng)家的TFT屏的技術(shù)指標有所差異，因此，在實(shí)際應用中，需要根據所選用的TFT液晶屏的具體電器參數，調整R1,R2,R3,及齊納管的參數。