MAX20070B：集成TFT电源与LED背光驱动的解决方案

MAX20070/MAX20070B：集成TFT电源与LED背光驱动的解决方案

在汽车TFT - LCD应用领域，电源和背光驱动的设计至关重要。今天我们要深入探讨的是Maxim Integrated推出的MAX20070/MAX20070B，这两款高度集成的电源和LED背光驱动器，为汽车显示系统带来了诸多优势。

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一、产品概述

1.1 集成特性

MAX20070/MAX20070B集成了一个降压 - 升压转换器、一个升压转换器、两个栅极驱动器电源以及一个升压/SEPIC转换器，能够为显示屏背光的一到两串LED供电。其源驱动器电源由一个升压转换器和一个反相降压 - 升压转换器组成，可分别产生高达 +15V 和 - 15V 的电压，且两者都能提供高达100mA的电流。栅极驱动器电源则由稳压电荷泵组成，可产生高达 +22V 和 - 22V 的电压，每个电源能提供高达3mA的电流。

1.2 应用范围

该产品适用于汽车仪表盘、中央信息显示屏、抬头显示器和导航系统等多种汽车显示场景。

1.3 产品优势

• 减少元件数量：将TFT电源和LED背光驱动器集成在一个IC中，有效减少了元件数量。
• 降低EMI：源驱动器电源和LED驱动器均采用扩频技术，减轻了电磁干扰。
• 高调光比：在200Hz调光频率下具有10000:1的调光比。
• 宽温度范围：采用32引脚（5mm x 5mm）TQFN封装，带有外露焊盘用于散热，可在 - 40°C至 + 105°C的环境温度范围内工作。

二、电气特性

2.1 输入电源

IN电压范围为2.7V至5.5V，IN的欠压锁定（UVLO）阈值在上升时为2.45V至2.65V，滞后为100mV。在不同工作状态下，静态电流也有所不同。

2.2 参考电压

参考输出电压在无负载时为1.234V至1.266V，UVLO阈值在上升时为1V至1.2V，滞后为100mV。同时，它还具有良好的负载调节和线性调节性能。

2.3 升压调节器

输出电压范围可达到15V，POS输出在特定条件下可调节至6.5V，工作频率在抖动禁用时为850kHz至1150kHz。

2.4 其他特性

不同的转换器和模块还有各自独特的电气参数，如振荡器最大占空比、电流限制、软启动时间等，这些参数确保了产品在不同工作条件下的稳定性和可靠性。 我们在设计时，需要根据实际需求仔细考虑这些参数，以确保产品的性能达到最优。

三、典型工作特性

文档中给出了多种典型工作特性曲线，如总IN电源待机电流与IN电源电压的关系、POS负载调节、电源启动/关闭顺序等。这些曲线直观地展示了产品在不同条件下的性能表现，有助于工程师更好地了解产品的工作特性，从而进行合理的设计和调试。例如，通过分析POS负载调节曲线，我们可以知道在不同负载电流下，输出电压的变化情况，进而优化电路设计，以满足实际应用的要求。

四、引脚配置与功能

4.1 引脚说明

MAX20070/MAX20070B采用32引脚TQFN封装，每个引脚都有特定的功能。例如，POS引脚为正源驱动器输出电压，FBP引脚用于HVINP的反馈输入，通过连接电阻到地可设置HVINP电压。

4.2 引脚应用

了解每个引脚的功能后，工程师可以根据实际需求进行电路连接和参数设置。例如，通过在ISET引脚连接合适的电阻，可以调整LED的电流大小。

五、典型工作电路

文档中提供了多种典型工作电路，如升压LED驱动器、SEPIC LED驱动器、冷启动低于4.5V的电路等。这些电路为工程师提供了实际应用的参考，工程师可以根据具体的应用场景选择合适的电路拓扑，并根据实际情况进行适当的调整和优化。在设计过程中，我们还需要考虑元件的选择和参数的设置，以确保电路的性能和稳定性。

六、详细设计要点

6.1 TFT电源部分

6.1.1 源驱动器电源

源驱动器电源由升压转换器和反相降压 - 升压转换器组成。正源驱动器电源的调节电压（VPOS）可通过FBP上的电阻分压器进行设置，负源驱动器电源电压（VNEG）会自动紧密调节到 - VPOS ± 50mV 以内。

6.1.2 栅极驱动器电源

正栅极驱动器电源（VGVDD）和负栅极驱动器电源（VGVEE）分别由电荷泵调节器产生。它们的调节电压通过外部电阻网络设置，开关频率为400kHz。

6.2 LED驱动器部分

6.2.1 电流控制

MAX20070/MAX20070B采用电流模式控制为LED串提供所需的电源电压。通过在ISET引脚连接电阻，可以设置LED的电流大小。

6.2.2 调光控制

通过向DIM引脚施加外部PWM信号，可以实现LED的亮度控制。PWM信号的占空比还能控制DC - DC转换器的输出电压。

6.2.3 故障保护

该产品具有输出过压保护、过温保护、短路LED检测等多种故障保护功能，确保了LED驱动器在各种异常情况下的安全性和可靠性。

6.3 元件选择

6.3.1 电感选择

由于产品的开关频率较高，推荐使用4.7μH和10μH的电感。电感的饱和额定值应超过1.2A的峰值电流限制，为了获得最高效率，建议选择直流电阻低于200mΩ的电感。

6.3.2 二极管选择

高开关频率要求使用高速整流器，推荐使用肖特基二极管，如CMHSH5 - 2L、MBR0520L或MBR0530L。

6.3.3 电容选择

输出滤波电容应具有低有效串联电阻（ESR），以减少输出电压的高频纹波。输入旁路电容也应选择低ESR的电容，以降低从电压源汲取的峰值电流和开关噪声。

6.4 PCB布局

6.4.1 布局原则

精心设计的PCB布局对于产品的正常运行至关重要。应尽量减少由高开关电流连接形成的内环面积，避免在高电流路径中使用过孔，创建电源地岛和模拟地平面，并将它们分开连接。

6.4.2 布线建议

反馈电压分压器电阻应尽量靠近相应的反馈引脚，IN、VCC、BATT和REF旁路电容应尽量靠近器件。同时，应保持输出电容与负载之间的走线长度最短、宽度最大，以获得最佳的瞬态响应。

七、总结

MAX20070/MAX20070B是一款功能强大的集成电源和LED背光驱动器，适用于汽车TFT - LCD应用。其高度集成的特性、丰富的功能和良好的性能，为汽车显示系统的设计提供了便利。然而，在实际应用中，工程师需要根据具体的应用场景和需求，仔细考虑电气特性、元件选择和PCB布局等方面的因素，以确保产品的性能和可靠性。你在使用这款产品的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。