TPS65190：多通道电平转换器与VCOM缓冲器的卓越之选

在大型LCD显示应用领域，如电视和显示器，对信号转换和处理的要求越来越高。德州仪器（TI）的TPS65190多通道电平转换器与VCOM缓冲器应运而生，为这一领域带来了高效、可靠的解决方案。

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一、产品特性

1. 通道配置

TPS65190拥有10个电平转换通道，分为两组，一组8个通道（1 - 6和9 - 10），另一组2个通道（7 - 8）。每组都有独立的正电源（(V{GH})），(V{GH})最高可达38V，(V_{GL})最低可至 - 13V。这种灵活的电源配置使得该器件能够适应不同的电压需求，为各种显示面板提供合适的驱动信号。

2. 逻辑电平输入

支持逻辑电平输入，可与时序控制器（T - CON）产生的逻辑信号完美匹配，方便将低电平信号转换为高电平的栅极驱动信号，以驱动显示面板。

3. 高输出电流能力

具备高峰值输出电流，能够为显示面板提供足够的驱动能力。例如，通道1 - 8的源极峰值输出电流可达490mA，漏极可达850mA；通道9 - 10的源极峰值输出电流为250mA，漏极可达450mA。

4. 高速VCOM缓冲器

内置高速运算放大器，具有高转换速率和高峰值电流能力，非常适合驱动面板的公共导轨（(V_{COM})）。其小信号单位增益带宽可达76MHz，上升转换速率为66V/µs，下降转换速率为53V/µs，能够快速响应信号变化，保证显示质量。

5. 封装形式

采用28引脚5x5mm QFN封装，这种封装具有良好的散热性能和较小的体积，有利于在紧凑的电路板上进行布局。

二、应用领域

TPS65190主要应用于采用GIP（Gate In Panel）技术的大型LCD显示器，如电视和显示器。在这些应用中，它能够将时序控制器产生的逻辑信号转换为适合显示面板的高电平栅极驱动信号，并对外部产生的(V_{COM})电压进行放大和缓冲，确保显示画面的稳定和清晰。

三、电气特性

1. 电平转换器特性

• 电源电流：在输入接地的情况下，(V{GH1})的电源电流典型值为0.18mA，(V{GH2})为0.012mA，(V_{GL})为0.015mA。
• 输出电流：不同通道的输出电流能力不同，如上述提到的峰值输出电流。
• 输入电流：通道1 - 10的输入接地时，输入电流典型值为 - 0.003µA，最大值为±1µA。
• 阈值电压：高电平输入阈值为2.0V，低电平输入阈值为0.5V。
• 输出电压降：不同通道在不同负载电流下的输出电压降有所不同，例如通道1 - 8在输出电流为10mA时，高电平输出电压降典型值为0.19V，低电平为0.06V。
• 上升和下降时间：在不同的输出电容下，各通道的上升和下降时间不同。如通道1 - 8在(C_{OUT}=4.7nF)时，上升时间典型值为404ns，下降时间为192ns。
• 传播延迟：上升沿和下降沿的传播延迟在(C_{OUT}=150pF)时，分别为27ns和40ns。

2. 运算放大器特性

• 电源电流：在(V_{CM}=7.5V)、单位增益且无负载的情况下，电源电流典型值为5.4mA。
• 输入失调电压：典型值为1mV，最大值为±20mV。
• 输入偏置电流：典型值为0.001µA，最大值为±0.1µA。
• 共模输入电压范围：(V{AVDD})在8V - 20V时，共模输入电压范围为1V - ((V{AVDD}) - 1)V。
• 共模抑制比：在(V_{CM}=1V - 14V)、1Hz且无负载时，典型值为93dB。
• 开环增益：在(V_{OUT}=0.5V - 14.5V)且无负载时，典型值为88dB。
• 输出电压降：输出电流为±10mA时，低电平输出电压降典型值为52mV，高电平为85mV。
• 电源抑制比：在1Hz测量时，典型值为90dB。
• 输出电流：峰值输出电流在(V_{CM}=7.5V)时为±450mA，在不同输出电压下有不同的输出电流能力。
• 短路电流：输出短路到GND或AVDD时，短路电流典型值为±498mA，最大值为±900mA。

四、引脚功能

该器件的引脚功能明确，包括电平转换通道的输入输出引脚、电源引脚、运算放大器的输入输出引脚等。例如，IN1 - IN10为电平转换通道的输入引脚，OUT1 - OUT10为输出引脚；(V{GH1})和(V{GH2})为电平转换通道的正电源引脚，(V_{GL})为负电源引脚；AVDD为运算放大器的正电源引脚，POS和NEG为运算放大器的非反相和反相输入引脚，OUT为运算放大器的输出引脚。

五、典型特性

文档中给出了大量的典型特性图表，包括电平转换器的上升时间、下降时间、传播延迟、峰值输出电流、输出电压降，以及运算放大器的小信号频率响应、输出电压降、转换速率等。这些图表直观地展示了器件在不同条件下的性能表现，为工程师在设计时提供了重要的参考依据。

六、应用信息

1. 电容选择

建议使用高品质的陶瓷电容对每个电源引脚进行去耦。对于(V{GH1})和(V{GL})，推荐使用10µF的电容；对于(V_{GH2})，1µF通常就足够了。

2. 通道使用

通道1 - 8适用于高速时钟信号，通道9 - 10适用于低速信号。未使用的电平转换通道的输入应接地，输出应浮空。

3. VCOM缓冲器使用

使用VCOM缓冲器时，建议使用低阻值的反馈电阻，以减少反相输入端的杂散电容影响。若采用单位增益配置，直接连接放大器的输出和反相输入可获得最平坦的增益响应。若不使用VCOM缓冲器，应将AVDD、反相和非反相输入以及输出接地。

七、PCB布局

为了实现TPS65190的指定性能，正确的PCB布局至关重要。基本步骤包括：

• 使用高品质的陶瓷去耦电容，并尽可能靠近要去耦的IC引脚放置。
• 使用短而宽的走线为IC供电。
• 确保PCB的热设计足以将IC产生的热量散发出去。

此外，该器件采用了热增强型28引脚QFN封装，为了充分发挥其优越的散热性能，PCB布局和制造应遵循TI提供的应用报告中的指导原则，如《QFN Layout Guidelines (SLOA122)》和《QFN/SON PCB Attachment (SLUA271A)》。

八、封装与订购信息

TPS65190提供了多种订购选项，如TPS65190RHDR、TPS65190RHDR.A等，均采用VQFN (RHD) 28引脚封装，每卷3000个器件。这些器件符合RoHS标准，引脚镀层为NIPDAU，MSL等级为Level - 2 - 260C - 1 YEAR，工作温度范围为 - 40°C至85°C。

总之，TPS65190以其丰富的特性、广泛的应用领域和良好的性能表现，为大型LCD显示应用提供了可靠的解决方案。电子工程师在设计相关产品时，可以充分利用该器件的优势，提高产品的性能和可靠性。大家在使用TPS65190的过程中，有没有遇到过一些特殊的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。