MAX20070/MAX20070B：集成TFT電源與LED背光驅動的解決方案

在汽車TFT - LCD應用領域，電源和背光驅動的設計至關重要。今天我們要深入探討的是Maxim Integrated推出的MAX20070/MAX20070B，這兩款高度集成的電源和LED背光驅動器，為汽車顯示系統帶來了諸多優勢。

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一、產品概述

1.1 集成特性

MAX20070/MAX20070B集成了一個降壓 - 升壓轉換器、一個升壓轉換器、兩個柵極驅動器電源以及一個升壓/SEPIC轉換器，能夠為顯示屏背光的一到兩串LED供電。其源驅動器電源由一個升壓轉換器和一個反相降壓 - 升壓轉換器組成，可分別產生高達 +15V 和 - 15V 的電壓，且兩者都能提供高達100mA的電流。柵極驅動器電源則由穩壓電荷泵組成，可產生高達 +22V 和 - 22V 的電壓，每個電源能提供高達3mA的電流。

1.2 應用范圍

該產品適用于汽車儀表盤、中央信息顯示屏、抬頭顯示器和導航系統等多種汽車顯示場景。

1.3 產品優勢

• 減少元件數量：將TFT電源和LED背光驅動器集成在一個IC中，有效減少了元件數量。
• 降低EMI：源驅動器電源和LED驅動器均采用擴頻技術，減輕了電磁干擾。
• 高調光比：在200Hz調光頻率下具有10000:1的調光比。
• 寬溫度范圍：采用32引腳（5mm x 5mm）TQFN封裝，帶有外露焊盤用于散熱，可在 - 40°C至 + 105°C的環境溫度范圍內工作。

二、電氣特性

2.1 輸入電源

IN電壓范圍為2.7V至5.5V，IN的欠壓鎖定（UVLO）閾值在上升時為2.45V至2.65V，滯后為100mV。在不同工作狀態下，靜態電流也有所不同。

2.2 參考電壓

參考輸出電壓在無負載時為1.234V至1.266V，UVLO閾值在上升時為1V至1.2V，滯后為100mV。同時，它還具有良好的負載調節和線性調節性能。

2.3 升壓調節器

輸出電壓范圍可達到15V，POS輸出在特定條件下可調節至6.5V，工作頻率在抖動禁用時為850kHz至1150kHz。

2.4 其他特性

不同的轉換器和模塊還有各自獨特的電氣參數，如振蕩器最大占空比、電流限制、軟啟動時間等，這些參數確保了產品在不同工作條件下的穩定性和可靠性。 我們在設計時，需要根據實際需求仔細考慮這些參數，以確保產品的性能達到最優。

三、典型工作特性

文檔中給出了多種典型工作特性曲線，如總IN電源待機電流與IN電源電壓的關系、POS負載調節、電源啟動/關閉順序等。這些曲線直觀地展示了產品在不同條件下的性能表現，有助于工程師更好地了解產品的工作特性，從而進行合理的設計和調試。例如，通過分析POS負載調節曲線，我們可以知道在不同負載電流下，輸出電壓的變化情況，進而優化電路設計，以滿足實際應用的要求。

四、引腳配置與功能

4.1 引腳說明

MAX20070/MAX20070B采用32引腳TQFN封裝，每個引腳都有特定的功能。例如，POS引腳為正源驅動器輸出電壓，FBP引腳用于HVINP的反饋輸入，通過連接電阻到地可設置HVINP電壓。

4.2 引腳應用

了解每個引腳的功能后，工程師可以根據實際需求進行電路連接和參數設置。例如，通過在ISET引腳連接合適的電阻，可以調整LED的電流大小。

五、典型工作電路

文檔中提供了多種典型工作電路，如升壓LED驅動器、SEPIC LED驅動器、冷啟動低于4.5V的電路等。這些電路為工程師提供了實際應用的參考，工程師可以根據具體的應用場景選擇合適的電路拓撲，并根據實際情況進行適當的調整和優化。在設計過程中，我們還需要考慮元件的選擇和參數的設置，以確保電路的性能和穩定性。

六、詳細設計要點

6.1 TFT電源部分

6.1.1 源驅動器電源

源驅動器電源由升壓轉換器和反相降壓 - 升壓轉換器組成。正源驅動器電源的調節電壓（VPOS）可通過FBP上的電阻分壓器進行設置，負源驅動器電源電壓（VNEG）會自動緊密調節到 - VPOS ± 50mV 以內。

6.1.2 柵極驅動器電源

正柵極驅動器電源（VGVDD）和負柵極驅動器電源（VGVEE）分別由電荷泵調節器產生。它們的調節電壓通過外部電阻網絡設置，開關頻率為400kHz。

6.2 LED驅動器部分

6.2.1 電流控制

MAX20070/MAX20070B采用電流模式控制為LED串提供所需的電源電壓。通過在ISET引腳連接電阻，可以設置LED的電流大小。

6.2.2 調光控制

通過向DIM引腳施加外部PWM信號，可以實現LED的亮度控制。PWM信號的占空比還能控制DC - DC轉換器的輸出電壓。

6.2.3 故障保護

該產品具有輸出過壓保護、過溫保護、短路LED檢測等多種故障保護功能，確保了LED驅動器在各種異常情況下的安全性和可靠性。

6.3 元件選擇

6.3.1 電感選擇

由于產品的開關頻率較高，推薦使用4.7μH和10μH的電感。電感的飽和額定值應超過1.2A的峰值電流限制，為了獲得最高效率，建議選擇直流電阻低于200mΩ的電感。

6.3.2 二極管選擇

高開關頻率要求使用高速整流器，推薦使用肖特基二極管，如CMHSH5 - 2L、MBR0520L或MBR0530L。

6.3.3 電容選擇

輸出濾波電容應具有低有效串聯電阻（ESR），以減少輸出電壓的高頻紋波。輸入旁路電容也應選擇低ESR的電容，以降低從電壓源汲取的峰值電流和開關噪聲。

6.4 PCB布局

6.4.1 布局原則

精心設計的PCB布局對于產品的正常運行至關重要。應盡量減少由高開關電流連接形成的內環面積，避免在高電流路徑中使用過孔，創建電源地島和模擬地平面，并將它們分開連接。

6.4.2 布線建議

反饋電壓分壓器電阻應盡量靠近相應的反饋引腳，IN、VCC、BATT和REF旁路電容應盡量靠近器件。同時，應保持輸出電容與負載之間的走線長度最短、寬度最大，以獲得最佳的瞬態響應。

七、總結

MAX20070/MAX20070B是一款功能強大的集成電源和LED背光驅動器，適用于汽車TFT - LCD應用。其高度集成的特性、豐富的功能和良好的性能，為汽車顯示系統的設計提供了便利。然而，在實際應用中，工程師需要根據具體的應用場景和需求，仔細考慮電氣特性、元件選擇和PCB布局等方面的因素，以確保產品的性能和可靠性。你在使用這款產品的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。