TPS65190：多通道電平轉換器與VCOM緩沖器的卓越之選

在大型LCD顯示應用領域，如電視和顯示器，對信號轉換和處理的要求越來越高。德州儀器（TI）的TPS65190多通道電平轉換器與VCOM緩沖器應運而生，為這一領域帶來了高效、可靠的解決方案。

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一、產品特性

1. 通道配置

TPS65190擁有10個電平轉換通道，分為兩組，一組8個通道（1 - 6和9 - 10），另一組2個通道（7 - 8）。每組都有獨立的正電源（(V{GH})），(V{GH})最高可達38V，(V_{GL})最低可至 - 13V。這種靈活的電源配置使得該器件能夠適應不同的電壓需求，為各種顯示面板提供合適的驅動信號。

2. 邏輯電平輸入

支持邏輯電平輸入，可與時序控制器（T - CON）產生的邏輯信號完美匹配，方便將低電平信號轉換為高電平的柵極驅動信號，以驅動顯示面板。

3. 高輸出電流能力

具備高峰值輸出電流，能夠為顯示面板提供足夠的驅動能力。例如，通道1 - 8的源極峰值輸出電流可達490mA，漏極可達850mA；通道9 - 10的源極峰值輸出電流為250mA，漏極可達450mA。

4. 高速VCOM緩沖器

內置高速運算放大器，具有高轉換速率和高峰值電流能力，非常適合驅動面板的公共導軌（(V_{COM})）。其小信號單位增益帶寬可達76MHz，上升轉換速率為66V/μs，下降轉換速率為53V/μs，能夠快速響應信號變化，保證顯示質量。

5. 封裝形式

采用28引腳5x5mm QFN封裝，這種封裝具有良好的散熱性能和較小的體積，有利于在緊湊的電路板上進行布局。

二、應用領域

TPS65190主要應用于采用GIP（Gate In Panel）技術的大型LCD顯示器，如電視和顯示器。在這些應用中，它能夠將時序控制器產生的邏輯信號轉換為適合顯示面板的高電平柵極驅動信號，并對外部產生的(V_{COM})電壓進行放大和緩沖，確保顯示畫面的穩定和清晰。

三、電氣特性

1. 電平轉換器特性

• 電源電流：在輸入接地的情況下，(V{GH1})的電源電流典型值為0.18mA，(V{GH2})為0.012mA，(V_{GL})為0.015mA。
• 輸出電流：不同通道的輸出電流能力不同，如上述提到的峰值輸出電流。
• 輸入電流：通道1 - 10的輸入接地時，輸入電流典型值為 - 0.003μA，最大值為±1μA。
• 閾值電壓：高電平輸入閾值為2.0V，低電平輸入閾值為0.5V。
• 輸出電壓降：不同通道在不同負載電流下的輸出電壓降有所不同，例如通道1 - 8在輸出電流為10mA時，高電平輸出電壓降典型值為0.19V，低電平為0.06V。
• 上升和下降時間：在不同的輸出電容下，各通道的上升和下降時間不同。如通道1 - 8在(C_{OUT}=4.7nF)時，上升時間典型值為404ns，下降時間為192ns。
• 傳播延遲：上升沿和下降沿的傳播延遲在(C_{OUT}=150pF)時，分別為27ns和40ns。

2. 運算放大器特性

• 電源電流：在(V_{CM}=7.5V)、單位增益且無負載的情況下，電源電流典型值為5.4mA。
• 輸入失調電壓：典型值為1mV，最大值為±20mV。
• 輸入偏置電流：典型值為0.001μA，最大值為±0.1μA。
• 共模輸入電壓范圍：(V{AVDD})在8V - 20V時，共模輸入電壓范圍為1V - ((V{AVDD}) - 1)V。
• 共模抑制比：在(V_{CM}=1V - 14V)、1Hz且無負載時，典型值為93dB。
• 開環增益：在(V_{OUT}=0.5V - 14.5V)且無負載時，典型值為88dB。
• 輸出電壓降：輸出電流為±10mA時，低電平輸出電壓降典型值為52mV，高電平為85mV。
• 電源抑制比：在1Hz測量時，典型值為90dB。
• 輸出電流：峰值輸出電流在(V_{CM}=7.5V)時為±450mA，在不同輸出電壓下有不同的輸出電流能力。
• 短路電流：輸出短路到GND或AVDD時，短路電流典型值為±498mA，最大值為±900mA。

四、引腳功能

該器件的引腳功能明確，包括電平轉換通道的輸入輸出引腳、電源引腳、運算放大器的輸入輸出引腳等。例如，IN1 - IN10為電平轉換通道的輸入引腳，OUT1 - OUT10為輸出引腳；(V{GH1})和(V{GH2})為電平轉換通道的正電源引腳，(V_{GL})為負電源引腳；AVDD為運算放大器的正電源引腳，POS和NEG為運算放大器的非反相和反相輸入引腳，OUT為運算放大器的輸出引腳。

五、典型特性

文檔中給出了大量的典型特性圖表，包括電平轉換器的上升時間、下降時間、傳播延遲、峰值輸出電流、輸出電壓降，以及運算放大器的小信號頻率響應、輸出電壓降、轉換速率等。這些圖表直觀地展示了器件在不同條件下的性能表現，為工程師在設計時提供了重要的參考依據。

六、應用信息

1. 電容選擇

建議使用高品質的陶瓷電容對每個電源引腳進行去耦。對于(V{GH1})和(V{GL})，推薦使用10μF的電容；對于(V_{GH2})，1μF通常就足夠了。

2. 通道使用

通道1 - 8適用于高速時鐘信號，通道9 - 10適用于低速信號。未使用的電平轉換通道的輸入應接地，輸出應浮空。

3. VCOM緩沖器使用

使用VCOM緩沖器時，建議使用低阻值的反饋電阻，以減少反相輸入端的雜散電容影響。若采用單位增益配置，直接連接放大器的輸出和反相輸入可獲得最平坦的增益響應。若不使用VCOM緩沖器，應將AVDD、反相和非反相輸入以及輸出接地。

七、PCB布局

為了實現TPS65190的指定性能，正確的PCB布局至關重要。基本步驟包括：

• 使用高品質的陶瓷去耦電容，并盡可能靠近要去耦的IC引腳放置。
• 使用短而寬的走線為IC供電。
• 確保PCB的熱設計足以將IC產生的熱量散發出去。

此外，該器件采用了熱增強型28引腳QFN封裝，為了充分發揮其優越的散熱性能，PCB布局和制造應遵循TI提供的應用報告中的指導原則，如《QFN Layout Guidelines (SLOA122)》和《QFN/SON PCB Attachment (SLUA271A)》。

八、封裝與訂購信息

TPS65190提供了多種訂購選項，如TPS65190RHDR、TPS65190RHDR.A等，均采用VQFN (RHD) 28引腳封裝，每卷3000個器件。這些器件符合RoHS標準，引腳鍍層為NIPDAU，MSL等級為Level - 2 - 260C - 1 YEAR，工作溫度范圍為 - 40°C至85°C。

總之，TPS65190以其豐富的特性、廣泛的應用領域和良好的性能表現，為大型LCD顯示應用提供了可靠的解決方案。電子工程師在設計相關產品時，可以充分利用該器件的優勢，提高產品的性能和可靠性。大家在使用TPS65190的過程中，有沒有遇到過一些特殊的問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享。