MAX17014：用于LCD TV的低成本多輸出電源解決方案

在電子設備飛速發展的今天，LCD TV的應用越來越廣泛。而對于LCD TV的正常運行，穩定且高效的電源供應至關重要。MAX17014作為一款專為TFT LCD面板設計的多輸出電源，為LCD TV和顯示器提供了出色的電源解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款芯片。

文件下載：MAX17014.pdf

一、產品概述

MAX17014是一款多輸出電源控制器，能夠從12V穩壓輸入為電視和顯示器中的TFT LCD面板生成所需的所有電源軌。它集成了降壓和升壓調節器、正負電荷泵、兩個運算放大器以及一個雙模邏輯控制的高壓開關控制塊，可在8V至16.5V的輸入電壓下工作，尤其針對直接由12V電源供電的LCD TV面板和LCD顯示器應用進行了優化。

二、關鍵特性

1. 電源調節特性

• 降壓調節器：內置20V、2.5A、120mΩ的n溝道MOSFET，具有快速的負載瞬態響應，輸出電壓可調節至低至1.25V。在輕載時采用跳過模式，提高效率，同時具備3ms的內部軟啟動功能。
• 升壓調節器：內置20V、3.3A、110mΩ的n溝道MOSFET，輸出電壓范圍為輸入電壓至20V，具有高精度輸出電壓（1%）和快速負載瞬態響應，同樣具備3ms的內部軟啟動功能。
• 電荷泵調節器：正負電荷泵調節器可提供TFT柵極驅動器電源電壓，輸出電壓可通過外部電阻分壓器進行調節，并且具有軟啟動和定時器延遲故障鎖存功能。

2. 運算放大器特性

兩個高速運算放大器，用于驅動LCD背板（VCOM），具有±150mA的短路電流、100V/μs的壓擺率和20MHz的-3dB帶寬，輸入和輸出為軌到軌設計。

3. 其他特性

• 輸入欠壓鎖定和熱過載保護，確保芯片在異常情況下的安全性。
• 可選頻率（600kHz/1.2MHz），方便用戶根據具體應用需求進行選擇。
• 48引腳、7mm x 7mm的薄型QFN封裝，體積小巧，適合空間受限的應用。

三、工作原理

1. 降壓調節器

降壓調節器由內部n溝道MOSFET、無損電流檢測網絡、電流限制比較器和PWM控制器塊組成。外部功率級包括肖特基二極管整流器、電感器和輸出電容器。通過改變n溝道MOSFET的占空比來調節輸出電壓。在啟動時，使用一個0.1μF的飛跨電容器在LX2和BST之間的自舉電路為高端柵極驅動器提供電源電壓。

2. 升壓調節器

升壓調節器采用電流模式、固定頻率PWM架構，通過調制內部功率MOSFET在每個開關周期的占空比來控制輸出電壓和輸送到輸出的功率。誤差放大器將FB1處的信號與1.25V進行比較，并改變COMP輸出，從而設置電感器峰值電流。

3. 電荷泵調節器

正負電荷泵調節器分別用于生成TFT LCD柵極驅動器IC的正負電源軌。通過外部電阻分壓器設置輸出電壓，電荷泵控制器包括高端p溝道MOSFET和低端n溝道MOSFET來控制功率傳輸。

4. 高壓開關控制

高壓開關控制塊由兩個高壓p溝道MOSFET組成，通過CTL和MODE進行控制，有兩種不同的工作模式，可實現GON與SRC或DRN的連接。

5. 運算放大器

運算放大器用于驅動LCD背板（VCOM）或伽馬校正分壓器串，具有高輸出電流、快速壓擺率和寬帶寬等特性。同時，具備短路電流限制和輸入鉗位功能，以保護芯片。

四、設計要點

1. 電感選擇

• 降壓調節器：電感值的選擇需要考慮輸出電壓、輸入電壓、開關頻率、最大負載電流和紋波電流與負載電流的比率（LIR）等因素。一般來說，LIR在20%至50%之間是一個較好的折衷選擇。電感的飽和電流應超過峰值電感電流，直流電阻應盡可能低以提高效率。
• 升壓調節器：電感值的選擇同樣受到輸出電流、輸入電壓、輸出電壓和開關頻率的影響。LIR通常在0.2至0.5之間，但根據電感鐵芯材料的交流特性和電感電阻與其他功率路徑電阻的比率，最佳LIR可能會有所變化。

2. 電容選擇

• 輸入電容：輸入濾波電容用于減少從電源吸取的峰值電流，降低調節器開關引起的輸入噪聲和電壓紋波。通常根據輸入紋波電流要求和電壓額定值選擇，陶瓷電容因其高紋波電流和浪涌電流能力而被廣泛使用。
• 輸出電容：輸出電容和等效串聯電阻（ESR）會影響調節器的輸出紋波電壓和瞬態響應。需要根據紋波電壓和負載瞬態要求確定輸出電容和ESR的需求。

3. 整流二極管選擇

由于MAX17014的開關頻率較高，推薦使用肖特基二極管作為整流二極管，因為它們具有快速恢復時間和低正向電壓的特點。

4. PCB布局和接地

• 最小化各個DC - DC轉換器的高電流環路面積，將電感、二極管和輸出電容靠近輸入電容和相關引腳放置。
• 創建獨立的電源接地島，分別用于降壓調節器、升壓調節器和電荷泵，以提高效率并減少輸出電壓紋波和噪聲尖峰。
• 將所有反饋分壓器電阻盡可能靠近各自的反饋引腳放置，避免反饋跡線靠近高開關節點。

五、應用場景

MAX17014主要應用于LCD TV面板和LCD顯示器面板，為其提供穩定可靠的電源供應。在實際應用中，它能夠滿足TFT LCD面板對不同電源軌的需求，確保顯示效果的質量和穩定性。

六、總結

MAX17014作為一款專為LCD TV設計的多輸出電源，具有集成度高、性能優異、設計靈活等優點。通過合理的設計和布局，能夠為LCD TV提供高效、穩定的電源解決方案。在實際應用中，電子工程師需要根據具體的應用需求和設計要求，選擇合適的電感、電容和二極管等元件，并注意PCB布局和接地，以充分發揮MAX17014的性能優勢。你在使用MAX17014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。