TPS65197x系列電平轉換器：LCD顯示應用的理想選擇

作為一名電子工程師，在設計各類電子系統尤其是LCD顯示系統時，選擇一款合適的電平轉換器至關重要。今天就來和大家詳細聊聊TI的TPS65197x系列電平轉換器，它在LCD顯示領域有著出色的表現。

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產品概述

TPS65197和TPS65197B是具有放電功能的8通道電平轉換器，主要用于筆記本、顯示器和電視等LCD顯示應用。它能夠將定時控制器（T - CON）的邏輯電平信號轉換為面板內柵極（GIP）顯示所需的高電平信號。

核心特性

通道與電平特點

8通道設計：包括STV、RESET和6個CLK通道，為LCD顯示提供了全面的信號轉換能力。
寬輸出電壓范圍：高輸出電壓電平在16.5V到45V（VGH）之間，低輸出電壓電平可低至 - 20V（VGL），能滿足不同LCD面板的需求。

電荷共享可選

支持無電荷共享、2通道電荷共享和3通道電荷共享三種模式。通過SEL_CS引腳選擇不同的電壓，可靈活控制電荷共享模式，這有助于提高圖像質量和降低功耗。但工程師們思考一下，在實際應用中，該如何根據具體的系統需求來精準選擇合適的電荷共享模式呢？

面板放電功能

具備2通道面板放電功能，在關機時，通過放電檢測引腳（DIS_SENSE）可以將輸出拉到VGH，實現面板放電。當不需要此功能時，將DIS_SENSE引腳拉高到1.36V以上即可禁用。

T - CON故障檢測

TPS65197和TPS65197B在T - CON故障檢測上有所不同。TPS65197在STV上升沿后會進行邏輯復位，強制所有6個輸出時鐘到VGL1，直到CLKIN1的下一個上升沿解鎖邏輯并恢復正常操作；而TPS65197B則沒有邏輯復位功能，始終跟隨輸入信號。在設計時，要根據系統對于故障處理的要求來選擇合適的型號。

其他特性

支持鎖存關機檢測（時鐘到VGH）。
支持100kHz的時鐘工作頻率。
采用28引腳4mm×4mm QFN封裝，體積小巧，便于PCB布局。

性能參數

絕對最大額定值

在使用過程中，各引腳的電壓和溫度等參數都有嚴格的限制，例如，VGH的范圍是 - 0.3V到50V，VGL1和VGL2的范圍是 - 25V到0.3V，工作結溫范圍是 - 40oC到150oC等。工程師們在設計電源和散熱系統時，必須確保參數不超過這些極限值，否則可能會損壞芯片。

靜電放電（ESD）額定值

該系列芯片的人體模型（HBM）ESD額定值為±2000V，充電器件模型（CDM）為±700V。雖然有一定的ESD保護能力，但在存儲和處理過程中，還是要采取防靜電措施，如將引腳短路或放在導電泡沫中。

電氣特性

包含了輸入電壓范圍、電源電流、欠壓鎖定閾值、熱關斷溫度等參數。例如，正電源電流典型值為1mA，欠壓鎖定閾值在VGH上升時典型值為15V，下降時典型值為3.5V。這些參數對于電源設計和系統保護非常關鍵。

開關特性

主要涉及電平轉換器的上升和下降斜率、傳播延遲等。對于CLKOUT1到CLKOUT6通道，上升和下降斜率典型值分別為140V/μs和150V/μs，傳播延遲在不同條件下也有相應的規定。這些特性對于保證信號的傳輸質量和時序準確性很重要。

應用與實現

典型應用

在典型的LCD顯示應用中，要注意輸入和輸出的連接、電源的配置以及電荷共享電阻的使用。設計時，輸入電壓范圍一般在16.5V到45V和 - 20V到 - 3V，輸入信號頻率為83kHz，輸出負載為150pF和50Ω與4.7nF串聯，電荷共享電阻為100Ω。在設計過程中，大家想一想如何優化這些參數以提高系統性能呢？

詳細設計步驟

布線與布局：由于該電平轉換器用于生成快速信號，輸入和輸出的走線長度和布局對稱性非常重要。不對稱的走線長度可能會導致信號延遲，因此要盡量縮短輸出通道的走線長度，并使用較寬的走線來傳輸電源，以避免電壓降。
電容放置：電源去耦電容應盡可能靠近VGH和VGL1引腳放置，以確保輸出信號的干凈。同時，為了避免電壓過沖，輸出通道的走線不能太細，以減小雜散電感。
散熱設計：芯片的散熱也不容忽視，其熱焊盤需要通過多個過孔連接到VGL1電位的大面積銅區作為散熱片，多層板應盡量利用更多層的銅區來散熱。