ROHM BD9862MUV：移動TFT液晶面板的高效電源解決方案

在電子設備的設計中，電源管理是至關重要的一環，尤其是對于TFT液晶面板這類對電源穩定性和效率要求較高的設備。ROHM的BD9862MUV是一款專門為移動TFT液晶面板設計的3通道系統電源IC，它具有諸多出色的特性，能夠滿足中小尺寸TFT液晶顯示器等應用的需求。今天就來和大家詳細聊聊這款電源IC。

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產品概述

BD9862MUV可在 (VBAT = 1.8 ~V) 下工作，CH2和CH3采用了原裝PWM/PFM自動切換控制電荷泵，能在全負載范圍內實現高效率。它的輸入電壓范圍為1.8V - 4.5V，如果不使用雙電荷泵，輸入電壓可以達到5.5V。此外，該IC還具有內置輸出FET的升壓開關穩壓器、內置PWM/PFM自動切換電荷泵電路等特點，其封裝形式為VQFN024V4040。

關鍵特性分析

輸入電壓范圍靈活

輸入電壓范圍為1.8V - 4.5V，不使用雙電荷泵時可承受5.5V輸入。這使得它在不同的電源環境下都能穩定工作，為設計帶來了更大的靈活性。

內置多種功能電路

• 輸出FET和電荷泵電路：升壓開關穩壓器內置輸出FET（CH1），同時CH2和CH3內置PWM/PFM自動切換電荷泵電路，且具有固定PWM端子。這種設計不僅提高了電路的集成度，還能有效降低功耗，提高效率。
• 過載保護電路：內置過載時停止輸出的電路（定時器鎖存型），當出現過載情況時，能及時保護電路，避免設備損壞。

  合適的振蕩頻率

  開關穩壓器振蕩頻率為1MHz（典型值），電荷泵振蕩頻率為500kHz（典型值）。這樣的頻率設置既能保證電路的快速響應，又能減少電磁干擾。

性能參數解讀

絕對最大額定值

在Ta = 25°C的條件下，最大施加電源電壓 (VBAT) 為 -0.3 ~ 7V，最大施加電壓 (LX) 為 -0.3 ~ 18V等。這些參數規定了IC在正常工作時所能承受的最大電壓和功率，在設計電路時必須嚴格遵守，否則可能會導致IC損壞。

工作條件

• 電壓和電流：電源電壓 (VBAT) 為1.8 - 4.5V（使用雙電荷泵啟動時），CH1輸出電壓最大可達15V，CH1功率NMOS漏極電流最大為1.0A等。
• 頻率：開關穩壓器振蕩頻率和電荷泵振蕩頻率都有明確的范圍，例如開關穩壓器振蕩頻率在700 - 1.4MHz之間（RRT = 82kΩ - 180kΩ）。

系統與功能詳解

各通道特點

• CH1：是一種電壓模式開關穩壓器，內置高壓輸出FET，最大開關頻率可達1.4MHz，最大占空比為90%（典型值），能夠實現高速運行和高升壓比。
• CH2：采用PWM/PFM自動切換控制的可變電壓附加電荷泵。在PFM模式下，通過間歇性開關減少開關損耗，即使在輕負載條件下也能實現高效率。此外，它還具有導通占空比預測功能，可顯著降低輸出電壓紋波。
• CH3：包含PWM/PFM自動切換控制的可變電壓反向電荷泵控制器，控制方法與CH2相同。

  功能模塊

• 誤差放大器模塊：通過INV端子（CH3為NON3端子）檢測輸出電壓，放大其與標準電壓之間的誤差，并從FB端子輸出，精度為 ±1%（CH2和CH3為1.5%）。
• PWM轉換器模塊：輸入誤差放大器檢測到的誤差，與鋸齒波進行比較后輸出PWM信號。
• PWM/PFM控制模塊：根據PWM端子的輸入，在固定PWM模式和PFM/PWM自動切換模式之間切換CH2和CH3。在PFM模式下，通過控制PWM信號的最小導通占空比為7%（典型值），減少開關次數，提高輕負載下的效率。
• LDO模塊：為內部電路供電，輸出電壓為3.5V（典型值），最大負載為10mA。內置UVLO，釋放電壓為2.5V（典型值），保護電壓為2.4V（典型值）。
• 啟動電荷泵模塊：當 (REGOUT leq 2.5 ~V)（典型值）時，啟動約500kHz的環形振蕩器，運行雙電荷泵，使電荷泵的輸出電壓達到4.2V（典型值）。當 (REGOUT > 2.5 ~V)（典型值）時，由產生鋸齒波的主OSC提供時鐘。

應用設計要點

元件選擇

• 輸出電壓設置：通過外部電阻的分壓來設置輸出電壓，不同通道有不同的計算公式。
• 輸出電感設置：計算電感中流動的最大電流 (I{Lpeak})，并確保不超過電感的額定電流值，一般將紋波電流 (Delta I{L}) 設置為平均電流 (I_{L}) 的30%左右。
• 輸出電容設置：輸出電容的電容值和ESR對輸出電壓紋波影響很大，PFM模式下輸出電壓紋波會比PWM模式更大，因此要根據使用條件選擇合適的電容，并在REGOUT端子連接1μF的陶瓷電容。
• 飛跨電容設置：啟動電荷泵的飛跨電容的電容值不應超過CPOUT輸出電容電容值的1/10，否則可能會造成損壞。
• 輸入電容設置：VBAT端子需要輸入旁路電容，實際電容值會因輸入輸出電壓、負載和布線模式等因素而有所不同，需要仔細確認。
• 相位補償CR設置：相位補償的CR值會因輸出部分使用的電容和電感的特性、輸入輸出電壓和負載電流等因素而變化，若條件改變，需聯系技術服務部門。
• 肖特基二極管設置：輸出部分應使用允許電流大于 (I_{leak}) 的肖特基二極管，且最大反向電壓應大于輸出電壓，一般正向電壓越低，效率越高。
• UVLO電壓設置：可根據公式 (V_{UVLO}=1 + R_2/R_1) 設置VULO釋放電壓，若要使IC啟動滯后于VBAT的上升沿，可在UVLOSET端子連接電容并設置時間常數。
• 振蕩頻率設置：通過連接到RT端子的電阻來調整振蕩頻率，CH1振蕩頻率 (f{osc1}) 由公式 (f{osc1}=1 /(8 × 10^{-12} × R_{RT}+4 × 10^{-8})) 確定，但實際頻率需參考“RT電阻與CH1開關頻率特性”。

PCB布局注意事項

• 元件布局：將連接到RT、INV1、FB1、INV2、NON3和VREF的電阻和電容靠近端子放置，避免受到LX1布線和飛跨電容布線等開關較大的布線影響。
• 散熱設計：將電感、肖特基二極管和飛跨電容靠近IC放置，并使封裝背面作為GND電位，覆蓋PCB中最大的空間，以提高散熱性能。

使用注意事項

絕對最大額定值

雖然這是一款高品質產品，但如果超過施加電壓和工作溫度范圍等絕對最大額定值，可能會導致性能下降或損壞。在設計時應考慮使用保險絲等物理安全措施。

GND電位

GND引腳的電位在任何工作狀態下都應是最低電位，且任何引腳的電位都不應低于GND的電位。

熱設計

根據實際工作條件下的功耗（Pd）進行熱設計，留出足夠的余量。

安裝錯誤

在將IC安裝到印刷電路板上時，要注意方向和位置，避免安裝不當導致IC損壞。同時，要防止輸出引腳之間或輸出引腳與電源GND引腳之間因異物短路而損壞IC。

ROHM的BD9862MUV電源IC憑借其高效、靈活的特性和豐富的功能，為TFT液晶面板等應用提供了優秀的電源解決方案。在實際設計中，我們需要根據其特性和要求，合理選擇元件、優化PCB布局，并注意使用過程中的各種事項，以確保設備的穩定運行。大家在使用這款IC的過程中遇到過什么問題或者有什么獨特的設計經驗，歡迎在評論區分享交流。