ROHM BD9862MUV：移动TFT液晶面板的高效电源解决方案

在电子设备的设计中，电源管理是至关重要的一环，尤其是对于TFT液晶面板这类对电源稳定性和效率要求较高的设备。ROHM的BD9862MUV是一款专门为移动TFT液晶面板设计的3通道系统电源IC，它具有诸多出色的特性，能够满足中小尺寸TFT液晶显示器等应用的需求。今天就来和大家详细聊聊这款电源IC。

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产品概述

BD9862MUV可在 (VBAT = 1.8 ~V) 下工作，CH2和CH3采用了原装PWM/PFM自动切换控制电荷泵，能在全负载范围内实现高效率。它的输入电压范围为1.8V - 4.5V，如果不使用双电荷泵，输入电压可以达到5.5V。此外，该IC还具有内置输出FET的升压开关稳压器、内置PWM/PFM自动切换电荷泵电路等特点，其封装形式为VQFN024V4040。

关键特性分析

输入电压范围灵活

输入电压范围为1.8V - 4.5V，不使用双电荷泵时可承受5.5V输入。这使得它在不同的电源环境下都能稳定工作，为设计带来了更大的灵活性。

内置多种功能电路

• 输出FET和电荷泵电路：升压开关稳压器内置输出FET（CH1），同时CH2和CH3内置PWM/PFM自动切换电荷泵电路，且具有固定PWM端子。这种设计不仅提高了电路的集成度，还能有效降低功耗，提高效率。
• 过载保护电路：内置过载时停止输出的电路（定时器锁存型），当出现过载情况时，能及时保护电路，避免设备损坏。

  合适的振荡频率

  开关稳压器振荡频率为1MHz（典型值），电荷泵振荡频率为500kHz（典型值）。这样的频率设置既能保证电路的快速响应，又能减少电磁干扰。

性能参数解读

绝对最大额定值

在Ta = 25°C的条件下，最大施加电源电压 (VBAT) 为 -0.3 ~ 7V，最大施加电压 (LX) 为 -0.3 ~ 18V等。这些参数规定了IC在正常工作时所能承受的最大电压和功率，在设计电路时必须严格遵守，否则可能会导致IC损坏。

工作条件

• 电压和电流：电源电压 (VBAT) 为1.8 - 4.5V（使用双电荷泵启动时），CH1输出电压最大可达15V，CH1功率NMOS漏极电流最大为1.0A等。
• 频率：开关稳压器振荡频率和电荷泵振荡频率都有明确的范围，例如开关稳压器振荡频率在700 - 1.4MHz之间（RRT = 82kΩ - 180kΩ）。

系统与功能详解

各通道特点

• CH1：是一种电压模式开关稳压器，内置高压输出FET，最大开关频率可达1.4MHz，最大占空比为90%（典型值），能够实现高速运行和高升压比。
• CH2：采用PWM/PFM自动切换控制的可变电压附加电荷泵。在PFM模式下，通过间歇性开关减少开关损耗，即使在轻负载条件下也能实现高效率。此外，它还具有导通占空比预测功能，可显著降低输出电压纹波。
• CH3：包含PWM/PFM自动切换控制的可变电压反向电荷泵控制器，控制方法与CH2相同。

  功能模块

• 误差放大器模块：通过INV端子（CH3为NON3端子）检测输出电压，放大其与标准电压之间的误差，并从FB端子输出，精度为 ±1%（CH2和CH3为1.5%）。
• PWM转换器模块：输入误差放大器检测到的误差，与锯齿波进行比较后输出PWM信号。
• PWM/PFM控制模块：根据PWM端子的输入，在固定PWM模式和PFM/PWM自动切换模式之间切换CH2和CH3。在PFM模式下，通过控制PWM信号的最小导通占空比为7%（典型值），减少开关次数，提高轻负载下的效率。
• LDO模块：为内部电路供电，输出电压为3.5V（典型值），最大负载为10mA。内置UVLO，释放电压为2.5V（典型值），保护电压为2.4V（典型值）。
• 启动电荷泵模块：当 (REGOUT leq 2.5 ~V)（典型值）时，启动约500kHz的环形振荡器，运行双电荷泵，使电荷泵的输出电压达到4.2V（典型值）。当 (REGOUT > 2.5 ~V)（典型值）时，由产生锯齿波的主OSC提供时钟。

应用设计要点

元件选择

• 输出电压设置：通过外部电阻的分压来设置输出电压，不同通道有不同的计算公式。
• 输出电感设置：计算电感中流动的最大电流 (I{Lpeak})，并确保不超过电感的额定电流值，一般将纹波电流 (Delta I{L}) 设置为平均电流 (I_{L}) 的30%左右。
• 输出电容设置：输出电容的电容值和ESR对输出电压纹波影响很大，PFM模式下输出电压纹波会比PWM模式更大，因此要根据使用条件选择合适的电容，并在REGOUT端子连接1µF的陶瓷电容。
• 飞跨电容设置：启动电荷泵的飞跨电容的电容值不应超过CPOUT输出电容电容值的1/10，否则可能会造成损坏。
• 输入电容设置：VBAT端子需要输入旁路电容，实际电容值会因输入输出电压、负载和布线模式等因素而有所不同，需要仔细确认。
• 相位补偿CR设置：相位补偿的CR值会因输出部分使用的电容和电感的特性、输入输出电压和负载电流等因素而变化，若条件改变，需联系技术服务部门。
• 肖特基二极管设置：输出部分应使用允许电流大于 (I_{leak}) 的肖特基二极管，且最大反向电压应大于输出电压，一般正向电压越低，效率越高。
• UVLO电压设置：可根据公式 (V_{UVLO}=1 + R_2/R_1) 设置VULO释放电压，若要使IC启动滞后于VBAT的上升沿，可在UVLOSET端子连接电容并设置时间常数。
• 振荡频率设置：通过连接到RT端子的电阻来调整振荡频率，CH1振荡频率 (f{osc1}) 由公式 (f{osc1}=1 /(8 × 10^{-12} × R_{RT}+4 × 10^{-8})) 确定，但实际频率需参考“RT电阻与CH1开关频率特性”。

PCB布局注意事项

• 元件布局：将连接到RT、INV1、FB1、INV2、NON3和VREF的电阻和电容靠近端子放置，避免受到LX1布线和飞跨电容布线等开关较大的布线影响。
• 散热设计：将电感、肖特基二极管和飞跨电容靠近IC放置，并使封装背面作为GND电位，覆盖PCB中最大的空间，以提高散热性能。

使用注意事项

绝对最大额定值

虽然这是一款高品质产品，但如果超过施加电压和工作温度范围等绝对最大额定值，可能会导致性能下降或损坏。在设计时应考虑使用保险丝等物理安全措施。

GND电位

GND引脚的电位在任何工作状态下都应是最低电位，且任何引脚的电位都不应低于GND的电位。

热设计

根据实际工作条件下的功耗（Pd）进行热设计，留出足够的余量。

安装错误

在将IC安装到印刷电路板上时，要注意方向和位置，避免安装不当导致IC损坏。同时，要防止输出引脚之间或输出引脚与电源GND引脚之间因异物短路而损坏IC。

ROHM的BD9862MUV电源IC凭借其高效、灵活的特性和丰富的功能，为TFT液晶面板等应用提供了优秀的电源解决方案。在实际设计中，我们需要根据其特性和要求，合理选择元件、优化PCB布局，并注意使用过程中的各种事项，以确保设备的稳定运行。大家在使用这款IC的过程中遇到过什么问题或者有什么独特的设计经验，欢迎在评论区分享交流。