MAX25222/MAX25222C：汽車4通道TFT-LCD電源解決方案

在汽車電子領域，TFT-LCD顯示屏的應用越來越廣泛，對其電源供應的要求也日益嚴苛。今天我們就來深入探討Analog Devices推出的MAX25222/MAX25222C這兩款汽車4通道TFT-LCD電源IC，看看它們是如何滿足復雜的電源需求的。

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一、產品概述

MAX25222/MAX25222C是專門為汽車TFT-LCD設計的4通道電源IC。它能提供對稱的正AVDD和負NAVDD電源，以及(V{GON})和(V{GOFF})柵極電源。此外，還集成了一個輸出電壓范圍在接地上下的VCOM緩沖器和一個溫度測量模塊。

這款IC的一大亮點是內置了非易失性存儲器，允許在設備的整個生命周期內（最多5次）對所有輸出值進行校準。通過內置的I2C接口進行編程，還能讀取診斷信息。在完成編程后，它還支持獨立工作模式。

二、產品特性與優勢

（一）高度集成

• 電源輸出豐富：同步升壓轉換器可提供4.2V至10.5V的AVDD，最大電流可達200mA；NAVDD逆變器輸出最大電流可達 -200mA；通過3倍壓調節電荷泵可提供7.6V至20.2V的15mA (V{GON})輸出；調節電荷泵（電荷泵倍增器）可提供 -18.2V至 -5.6V的(V{GOFF})，最大電流可達 -15mA。
• 電源時序控制：在所有電源軌的上電和下電過程中，能實現受控的時序控制，確保系統穩定運行。
• VCOM輸出靈活：VCOM輸出范圍為 +1V至 -2.49V，步長為6.83mV，可滿足不同的顯示需求。
• 溫度測量與補償：具備NTC輸入，可進行溫度測量和補償，保證顯示效果不受溫度影響。

（二）低EMI特性

采用420kHz/2.1MHz開關頻率，并支持擴頻功能，有效降低電磁干擾，提高系統的電磁兼容性。

（三）多功能診斷

• 全面的診斷功能：具備I2C控制/診斷接口和FLTB（中斷）輸出，可對所有輸出進行欠壓（UV）和過壓（OV）診斷，還能檢測帶隙參考范圍、FLTB引腳卡住、通信奇偶校驗以及VCOM DAC故障等。
• 滿足ASIL B安全等級：包含廣泛的診斷功能，有助于滿足ASIL B安全等級要求，提高系統的安全性。

（四）靈活的操作模式

• 非易失性輸出電壓設置：可對AVDD/NAVDD、(V{GON})、(V{GOFF})、VCOM和時序進行非易失性輸出電壓設置。
• 支持獨立工作模式：編程完成后，可在獨立模式下運行，無需持續的外部控制。
• 緊湊的封裝：采用5mm x 5mm TQFN32封裝，節省電路板空間。
• 汽車級認證：符合AEC-Q100 Grade 1標準，適用于汽車應用環境。

三、電氣特性詳解

（一）輸入電源

IN電壓范圍為2.65V至5.5V，具有欠壓鎖定（UVLO）功能，閾值為2.4V至2.57V，滯回為100mV。在關機狀態下，IN的關機電流僅為7至12μA，靜態電流為1.5至2.5mA。

（二）V18穩壓器

輸出電壓為1.72V至1.88V，電流限制為60mA，具有欠壓鎖定功能，閾值為1.6V至1.7V，滯回為150mV。

（三）振蕩器

開關頻率可通過fSW位設置，當fSW = 0時，開關頻率為2.1MHz；當fSW = 1時，開關頻率為420kHz。還支持頻率抖動功能，抖動范圍為±6%。

（四）升壓調節器

HVINP輸出電壓范圍為VIN + 1V至10.5V，AVDD輸出電壓范圍為4.2V至10.5V，調節步長為0.1V。在不同開關頻率下，具有不同的效率和最大占空比。

（五）反相調節器

振蕩器最大占空比在2.1MHz開關頻率下為92%至95%，在420kHz開關頻率下為88%至90%。NAVDD輸出電壓與AVDD緊密調節，偏差在±34mV以內。

（六）正電荷泵調節器

(V{GON})閾值為VHVINP - 0.8V，FC1 - 、FC2 - 開關具有電流限制功能，不同側的電流限制不同。(V{GON})電壓范圍為7.6V至20.2V，調節步長為0.2V。

（七）負電荷泵調節器

DN電流限制為75至100mA，(V_{GOFF})電壓范圍為 -18.2V至 -5.6V，調節步長為0.2V。

（八）故障保護

具備多種故障保護功能，如欠壓、過壓、短路等故障檢測。故障發生時，會根據設置進行重試或關閉輸出，以保護設備安全。

四、引腳配置與功能

MAX25222/MAX25222C采用32引腳TQFN封裝，各引腳功能明確：

• 編程引腳：VPROG用于非易失性寄存器編程，正常工作時通過電阻連接到GND。
• 電源輸入引腳：IN和INN為電源輸入，需連接適當的電容進行濾波。
• 輸出引腳：AVDD、NAVDD、(V{GON})、(V{GOFF})和VCOM等為電源輸出引腳，需連接相應的電容進行濾波和儲能。
• 控制與通信引腳：EN為使能引腳，ADD為設備地址選擇引腳，SDA和SCL為I2C通信引腳，FLTB為故障輸出引腳。

五、工作模式與操作

（一）上電狀態

上電時，設備處于低靜態電流模式，直到EN引腳置高。EN置高且IN引腳電壓超過2.5V時，1.8V穩壓器開啟，設備在1ms延遲后開始工作。后續操作取決于設備配置和類型。

（二）開關頻率設置

通過CONFIG寄存器中的fSW位設置開關頻率，同時可通過en_ss位啟用擴頻功能，改善EMI性能。

（三）獨立工作模式

將ADD引腳懸空，設備在編程完成后，上電且EN引腳置高時，將以預編程的值啟動。

（四）I2C只讀模式

當ADD引腳連接到V18時，MAX25222C的I2C接口處于只讀模式，只能讀取設備寄存器，不能進行寫入操作。

六、電源供應與時序控制

（一）源驅動器電源供應

源驅動器電源由升壓轉換器和反相降壓 - 升壓轉換器組成，分別提供正AVDD和負NAVDD電源，最大輸出電壓分別為 +10.5V和 -10.5V，最大電流分別為200mA和 -200mA。AVDD電壓可通過I2C接口編程設置，默認值為6.8V，NAVDD電壓與AVDD緊密調節。

（二）柵極驅動器電源供應

正柵極驅動器電源(V{GON})為調節電荷泵三倍壓器，最大輸出電壓為 +20.2V；負柵極驅動器電源(V{GOFF})最大輸出電壓為 -18.2V，需要外部二極管和電容。(V{GON})和(V{GOFF})的調節電壓可通過I2C接口編程設置，并可存儲在非易失性寄存器中。

（三）時序控制

電源的上電和下電時序由VCOM_L寄存器中的seq_set[2:0]位控制，可選擇8種不同的時序選項。時序設置應在執行前寫入，且在開關過程中不得更改。

七、VCOM緩沖器與溫度補償

（一）VCOM緩沖器

VCOM輸出電壓可通過I2C編程設置，范圍為 -2.49V至 +1V，9位值可存儲在非易失性存儲器中。VCOM緩沖器可輸出峰值電流達±120mA，若輸出電壓偏離設定值超過0.25V，將檢測到VCOM故障。

（二）VCOM溫度補償

可通過連接到TEMP輸入的溫度敏感元件（如NTC熱敏電阻）或內部溫度傳感器對VCOM輸出電壓進行溫度補償。通過CONFIG寄存器中的int_sensor位選擇傳感器，TEMP引腳被強制為625mV，RREF引腳的電壓被輸入到內部8位ADC進行測量。

八、故障處理與NV存儲器

（一）故障處理

在I2C模式下，多種故障會導致FLTB引腳置低；在獨立模式下，FLTB引腳輸出不同占空比的脈沖序列，指示不同的故障類型。對于欠壓、過壓和短路等故障，設備會根據設置進行重試或關閉輸出。

（二）NV存儲器

MAX25222/MAX25222C包含六個一次性可編程存儲器塊，可將0x07至0x15的寄存器內容存儲到非易失性存儲器中（對應0x17至0x25寄存器位置）。存儲過程需要在VPROG引腳施加8.5V ±2%的電壓，并通過I2C NV寫入命令執行。

九、應用信息與設計建議

（一）升壓轉換器設計

• 電感選擇：在2.1MHz開關頻率下使用2.2μH電感，在420kHz開關頻率下使用10μH電感，電感飽和電流應超過2.3A。
• 輸出濾波電容選擇：選擇低等效串聯電阻（ESR）的電容，電容值應不小于10μF，以減小輸出電壓的高頻紋波。
• 輸入濾波電容選擇：確保足夠的輸入電容，以避免AVDD或NAVDD輸出瞬變時輸入電壓下降。

（二）NAVDD反相調節器設計

• 電感選擇：與升壓轉換器類似，根據開關頻率選擇合適的電感，電感飽和電流應超過2.25A。
• 外部二極管選擇：選擇峰值電流額定值至少為LXN電流限制（ILIMNH）的二極管，二極管擊穿電壓應超過最大INN電壓和NAVDD電壓絕對值之和。
• 輸出濾波電容選擇：選擇低ESR和合適電容值的電容，以減小NAVDD輸出的電壓紋波。

（三）布局考慮

在設計電路板布局時，應注意以下幾點：

• 旁路電容盡量靠近設備引腳，并通過過孔連接到模擬接地平面。
• 設備的GND引腳通過過孔連接到模擬接地平面，模擬接地平面應覆蓋功率轉換器關鍵信號組件下方的整個區域。
• 為開關轉換器功率電路設置功率接地平面，將PGND連接到最近的功率接地平面。
• 最小化所有開關節點的銅面積，減小AVDD和NAVDD轉換器的環路面積。
• 將GND、CPGND和PGND連接到設備的裸露焊盤。

十、總結

MAX25222/MAX25222C是一款功能強大、高度集成的汽車4通道TFT-LCD電源IC，具有豐富的電源輸出、低EMI特性、全面的診斷功能和靈活的操作模式。在設計汽車TFT-LCD電源系統時，合理選擇和使用這款IC，結合正確的電路設計和布局考慮，能夠有效提高系統的性能和可靠性。大家在實際應用中，是否遇到過類似電源IC的使用問題呢？歡迎在評論區分享交流。