探索MAX17113：LCD电视多输出电源的理想之选

在电子设备的世界里，电源管理是一个至关重要的环节，尤其是对于LCD电视和显示器等设备。今天，我们将深入探讨MAX17113这款专为TFT LCD面板设计的多输出电源控制器，看看它如何为我们的设计带来便利和高效。

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一、MAX17113概述

MAX17113是一款低成本、多输出的电源控制器，它能够从12V的稳压输入为电视和显示器中的TFT LCD面板生成所有的电源轨。该芯片集成了降压和升压调节器、正负电荷泵、双模逻辑控制的高压开关控制块以及可调时序的电源良好输出。它的输入电压范围为8V至16.5V，非常适合直接由12V电源供电的LCD电视面板和LCD显示器应用。

1.1 主要特点

• 优化的输入电源：适用于10.8V至13.2V的输入电源，输入电源范围为8V至16.5V。
• 可选频率：提供450kHz/600kHz的可选频率，方便根据不同应用需求进行调整。
• 高效的调节器：采用电流模式的升压和降压调节器，内置功率MOSFET，高频运行，可使用小电感和电容，实现紧凑的解决方案。
• 软启动功能：提供软启动功能，可限制启动时的浪涌电流。
• 故障保护：具有电流限制功能和输出故障关机保护，可防止电源在故障条件下受损。
• 可调输出电压：正负电荷泵调节器的输出电压可通过外部电阻分压器进行调整。
• 高压开关控制：集成逻辑控制的高压开关，具有可调延迟。
• 电源良好输出：提供可调的上电时序和电源良好输出。

1.2 应用领域

MAX17113主要应用于LCD电视面板和LCD显示器面板，为这些设备提供稳定可靠的电源。

二、电气特性分析

2.1 输入电压和电流

• 输入电压范围：VIN和IN2的输入电压范围为8.5V至16.5V。
• 静态电流：在不同工作模式下，VIN + IN2的静态电流有所不同，例如在待机模式下为3mA，关机模式下为300 - 600μA。
• 开关频率：通过FSEL引脚可选择开关频率，连接VIN时为600kHz，连接AGND时为450kHz。

2.2 各调节器特性

2.2.1 降压调节器

• 输出电压：固定模式下输出电压为3.3V，可调模式下输出电压范围为1.5V至5.0V。
• 负载调节：在0.4A至2A的负载电流范围内，直流负载调节率为0.5%。
• 软启动：软启动周期为3.3ms，可有效限制启动时的浪涌电流。

2.2.2 升压调节器

• 输出电压范围：输出电压范围为VIN至18V。
• 负载调节：在0A至满载的负载电流范围内，负载调节率为0.5%。
• 软启动：软启动周期为10ms，可有效限制启动时的浪涌电流。

2.2.3 正负电荷泵调节器

• 输出电压：正电荷泵调节器的输出电压可通过FBP引脚进行调整，负电荷泵调节器的输出电压可通过FBN引脚进行调整。
• 软启动：正电荷泵调节器的软启动周期为3.3ms，负电荷泵调节器的软启动周期为2ms。

2.3 其他特性

• 电源良好输出：PGOOD引脚可监测降压输出电压，当FB2电压上升到0.94 - 1.06V时，PGOOD输出低电平。
• 故障检测：当输出电压低于故障检测阈值时，MAX17113会触发故障保护，经过一定时间后重启或关机。

三、典型工作特性

3.1 降压调节器

• 输出电压与负载电流：随着负载电流的增加，输出电压的误差在一定范围内波动。
• 效率与负载电流：在不同负载电流下，降压调节器的效率有所不同，轻载时效率较低，重载时效率较高。
• 负载瞬态响应：在负载突变时，降压调节器能够快速响应，保持输出电压的稳定。

3.2 升压调节器

• 效率与负载电流：升压调节器的效率随着负载电流的增加而提高。
• 软启动：在重载情况下，升压调节器的软启动过程能够有效限制浪涌电流。
• 负载瞬态响应：在负载突变时，升压调节器能够快速响应，保持输出电压的稳定。

3.3 其他特性

• 开关频率与输入电压：开关频率随着输入电压的变化而变化。
• 负载调节：正负电荷泵调节器的输出电压在不同负载电流下的调节情况。

四、引脚描述

MAX17113采用40引脚的薄型QFN封装，各引脚具有不同的功能，以下是一些主要引脚的介绍：

• GON：低电平调节设定点输入，用于设置VGON的下降调节电平。
• DRVP：正电荷泵驱动器输出，连接到正电荷泵的飞跨电容。
• SRC：开关输入，是内部高压p沟道MOSFET的源极。
• MODE：高压开关控制块模式选择输入和时序调整输入。
• FBP：正电荷泵调节器反馈输入，用于设置正电荷泵调节器的输出电压。
• FBN：负电荷泵调节器反馈输入，用于设置负电荷泵调节器的输出电压。
• REF：参考输出，连接0.22μF的电容到AGND。
• FB2：降压调节器反馈输入，可选择固定模式或可调模式。
• OUT：降压调节器输出电压检测输入。
• VIN：内部5V线性调节器和启动电路的输入。

五、设计步骤

5.1 降压调节器设计

5.1.1 电感选择

根据输出电压、输入电压、负载电流和开关频率等参数，选择合适的电感值。电感的饱和电流应大于峰值电感电流，直流电阻应尽可能低。

5.1.2 输入电容选择

输入电容用于减少电源的峰值电流和噪声，通常根据输入纹波电流要求和电压额定值选择。

5.1.3 输出电容选择

输出电容的选择应考虑输出纹波电压和负载瞬态响应的要求，电容的ESR应尽可能低。

5.1.4 整流二极管选择

由于MAX17113的开关频率较高，建议使用肖特基二极管作为整流二极管。

5.2 升压调节器设计

5.2.1 电感选择

根据输出电压、输入电压、负载电流和开关频率等参数，选择合适的电感值。电感的饱和电流应大于峰值电感电流，直流电阻应尽可能低。

5.2.2 输出电容选择

输出电容的选择应考虑输出纹波电压和负载瞬态响应的要求，电容的ESR应尽可能低。

5.2.3 输入电容选择

输入电容用于减少电源的峰值电流和噪声，通常根据输入纹波电流要求和电压额定值选择。

5.2.4 整流二极管选择

由于MAX17113的开关频率较高，建议使用肖特基二极管作为整流二极管。

5.2.5 输出电压选择

通过连接电阻分压器到FB1引脚，可调整升压调节器的输出电压。

5.2.6 环路补偿

选择合适的RCOMP和CCOMP值，以确保环路的稳定性和良好的瞬态响应。

5.3 电荷泵调节器设计

5.3.1 电荷泵级数选择

根据输出电压和输入电压等参数，选择合适的电荷泵级数。

5.3.2 飞跨电容选择

飞跨电容的电容值和电压额定值应满足要求，以确保电荷泵的正常工作。

5.3.3 输出电容选择

输出电容的选择应考虑输出纹波电压和负载瞬态响应的要求，电容的ESR应尽可能低。

5.3.4 输出电压选择

通过连接电阻分压器到FBP和FBN引脚，可调整正负电荷泵调节器的输出电压。

六、PCB布局和接地

PCB布局和接地对于MAX17113的正常工作至关重要，以下是一些布局和接地的建议：

• 最小化高电流环路面积：将每个DC - DC转换器的电感、二极管和输出电容靠近其输入电容和LX_、GND_引脚放置，减少高电流环路的面积。
• 创建电源地岛：为降压调节器、升压调节器和电荷泵分别创建电源地岛，将输入和输出电容的地以及二极管的地连接在一起。
• 创建模拟地平面：创建一个模拟地平面，将AGND引脚、所有反馈分压器的地连接、COMP和DEL电容的地连接以及器件的背面暴露焊盘连接在一起。
• 放置反馈电阻：将所有反馈电压分压器电阻尽可能靠近其相应的反馈引脚放置，减少反馈迹线的长度。
• 放置旁路电容：将VIN、VL和REF引脚的旁路电容尽可能靠近器件放置，确保良好的电源滤波效果。
• 最小化LX1和LX2节点：尽量减小LX1和LX2节点的尺寸，同时保持它们的宽度和长度，避免与反馈节点和模拟地靠近。

七、总结

MAX17113是一款功能强大、性能优越的多输出电源控制器，适用于LCD电视和显示器等设备。它具有高效的调节器、软启动功能、故障保护等特点，能够为TFT LCD面板提供稳定可靠的电源。在设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择电感、电容、二极管等元件，并注意PCB布局和接地，以确保MAX17113的正常工作。你在使用MAX17113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。