深入剖析BUF22821：可編程伽馬電壓發生器與VCOM校準器

在電子設計領域，對于高性能顯示設備而言，精確的電壓控制和靈活的配置能力至關重要。TI的BUF22821可編程伽馬電壓發生器與 (V_{COM}) 校準器就是這樣一款能夠滿足多種需求的芯片。今天，我們就來詳細了解一下這款芯片的特性、應用及相關設計要點。

文件下載：buf22821.pdf

一、BUF22821的特性亮點

1. 豐富的通道配置

BUF22821擁有24個伽馬通道，其中22個為可編程通道，2個為靜態伽馬通道，同時還有2個可編程 (V_{COM}) 通道。這種配置使其能夠很好地適配新的10位源驅動器，滿足復雜的顯示需求。

2. 高分辨率與內存優勢

它具備10位分辨率，能夠提供更精細的電壓控制。并且擁有16次可重寫的非易失性存儲器，還有兩個獨立的存儲庫，可同時存儲兩條不同的伽馬曲線，方便在不同伽馬曲線之間進行切換。

3. 出色的電氣性能

輸出為軌到軌輸出，在10mA負載下，輸出通常可擺動到任一電源軌的100mV以內。低電源電流為0.5mA/通道，模擬電源電壓范圍為9V到20V，數字電源為2V到5.5V，具有廣泛的適用性。

4. 通信接口

采用 (I^{2}C^{TM}) 接口，支持高達400kHz的標準操作和高達3.4MHz的高速數據傳輸，方便與其他設備進行通信。

二、電氣特性解析

1. 輸出電壓與電流

在不同的輸入代碼和負載條件下，各通道的輸出電壓有明確的范圍。例如，OUT 1 - 22在代碼為1023且源出10mA時，輸出高電平可達17.7 - 17.85V；代碼為0且吸入10mA時，輸出低電平在0.07 - 0.2V之間。 (V_{COM} 1, 2) 通道在不同條件下也有相應的輸出范圍。

2. 線性度與精度

積分非線性（INL）和差分非線性（DNL）均不超過0.3位，負載調節在代碼512或 (V{CC}) /2， (I{OUT}) 從 +5mA 到 - 5mA 階躍時，為0.5 - 1.5mV/mA，保證了輸出的精度和穩定性。

3. 溫度特性

在 - 40°C 到 +85°C 的溫度范圍內，各參數仍能保持較好的性能。例如，模擬電源電流在輸出處于復位值且無負載時，范圍為9 - 20mA。

三、引腳配置與功能

1. 引腳分布

BUF22821采用HTSSOP - 38封裝，引腳涵蓋了各種功能，包括 (V_{COM}) 通道、DAC輸出、靜態伽馬輸入輸出、數字和模擬電源、通信接口等。

2. 引腳功能說明

• (V{COM} 1) 和 (V{COM} 2) ： (V_{COM}) 通道，用于提供必要的電壓。
• STATINH 和 STATINL：靜態伽馬輸入，可通過外部分壓器設置電壓。
• OUT1 - OUT22：DAC輸出，提供可編程的電壓輸出。
• SCL 和 SDA： (I^{2}C) 接口的時鐘和數據引腳，用于與外部設備通信。

四、應用信息

1. 編程與存儲

通過高速 (I^{2}C) 接口進行編程，最終的伽馬和 (V_{COM}) 值可存儲在片上非易失性存儲器中。支持最多16次寫入操作，方便應對編程錯誤或LCD面板返工。

2. 通信協議

采用行業標準的兩線接口進行通信，支持標準、快速和高速三種模式。在高速模式下，需發送特殊的地址字節激活，通信速率可達3.4MHz。

3. 輸出更新方法

有兩種更新 (DAC / V_{COM}) 輸出電壓的方法：

• 方法1：寫DAC寄存器時，將數據位15置為 '1'，寫入第16位數據后，輸出電壓立即更新。
• 方法2：先將數據位15置為 '0' 寫入所需通道，最后一個通道寫入時將數據位15置為 '1'，所有通道在收到第16位數據后同時更新。

  4. 非易失性存儲器操作

• BKSEL引腳用于選擇兩個存儲庫之一，改變引腳狀態可切換伽馬曲線。
• 可通過通用獲取命令或單通道獲取命令更新寄存器和輸出電壓到非易失性存儲器中的最后編程值。
• MaxBank寄存器可提供特定通道非易失性存儲器的寫入次數信息。

  5. 靜態伽馬通道

  提供兩個靜態伽馬緩沖器，STATOUTH和STATOUTL分別是STATINH和STATINL的緩沖版本，可提供額外的伽馬通道。

  6. 伽馬控制

• 最終用戶可通過BKSEL引腳在兩個伽馬曲線之間切換，實現不同級別的伽馬控制。
• 動態伽馬控制可通過將兩條伽馬曲線存儲在外部EEPROM中，并直接寫入DAC寄存器（易失性）來實現。

五、PowerPAD設計要點

BUF22821采用熱增強型PowerPAD封裝，在設計時需要注意以下幾點：

1. PCB準備

• 準備帶有頂部蝕刻圖案的PCB，包括引腳蝕刻和熱焊盤蝕刻。
• 在熱焊盤區域放置推薦的13密耳直徑的孔，以利于散熱。

  2. 連接與散熱

• 將所有孔連接到與GND引腳相同電壓電位的內部平面，采用完整的連接方式以降低熱阻。
• 頂部阻焊層應暴露引腳和熱焊盤區域，底部阻焊層應覆蓋熱焊盤區域的孔，防止回流過程中焊料流失。

  3. 焊接操作

• 在暴露的熱焊盤區域和所有IC引腳涂抹焊膏，然后將芯片放置到位并進行回流焊接。

BUF22821以其豐富的功能、出色的性能和靈活的配置，為電子工程師在顯示設備設計中提供了強大的支持。在實際應用中，我們需要根據具體需求合理選擇和使用這款芯片，同時注意其設計要點，以確保系統的穩定性和可靠性。大家在使用BUF22821的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。