汽車TFT-LCD應(yīng)用中的利器：MAX25169芯片全解析

在汽車電子領(lǐng)域，TFT-LCD顯示屏的應(yīng)用越來越廣泛，而一款優(yōu)秀的電源和背光驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)于顯示屏的性能表現(xiàn)至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討一下Analog Devices公司的MAX25169芯片，看看它是如何滿足汽車TFT-LCD應(yīng)用需求的。

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一、芯片概述

MAX25169是一款高度集成的TFT電源和LED背光驅(qū)動(dòng)IC，專為汽車TFT-LCD應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它集成了一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器、一個(gè)反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電源以及一個(gè)升壓/SEPIC控制器，能夠?yàn)轱@示屏背光中的1到6串LED供電。其完整的設(shè)備配置可以存儲(chǔ)在板載非易失性存儲(chǔ)器中，方便用戶進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置。

二、電源供應(yīng)部分

（一）源驅(qū)動(dòng)電源

源驅(qū)動(dòng)電源由一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè)反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器組成。升壓轉(zhuǎn)換器在單極性模式下可提供高達(dá)+18V的電壓，反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器可產(chǎn)生低至 - 10.5V的電壓。正源驅(qū)動(dòng)電源在13.5V時(shí)可提供高達(dá)300mA的電流，負(fù)源驅(qū)動(dòng)電源則能提供高達(dá)200mA的電流。正源驅(qū)動(dòng)電源的調(diào)節(jié)電壓（VAVDD）可通過I2C設(shè)置，負(fù)源驅(qū)動(dòng)電源電壓（VNAVDD）始終嚴(yán)格調(diào)節(jié)為 - VAVDD。源驅(qū)動(dòng)電源的輸入電壓范圍為2.65V至5.5V。

在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求選擇不同的工作模式。例如，當(dāng)將TFT_CONFIG寄存器中的dis_navdd位設(shè)置為1時(shí)，可進(jìn)入單極性模式，此時(shí)升壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓范圍為11.7V至18V，VGON范圍為12.6V至31.5V，反相轉(zhuǎn)換器不使用；而默認(rèn)的雙極性模式下，兩個(gè)轉(zhuǎn)換器都工作，升壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓范圍為4.9V至10.5V，VGON范圍為8.4V至21V。

（二）柵極驅(qū)動(dòng)電源

柵極驅(qū)動(dòng)電源由穩(wěn)壓電荷泵組成，可產(chǎn)生高達(dá)+31.5V和低至 - 18V的電壓，每個(gè)電源可提供高達(dá)15mA的輸出電流。VGON和VGOFF的調(diào)節(jié)電壓可通過分別寫入VGON和VGOFF寄存器中的vgon[5:0]和vgoff[5:0]字段來獨(dú)立設(shè)置，不過VGON電壓還取決于TFT_CONFIG寄存器中dis_navdd位的設(shè)置。

三、LED驅(qū)動(dòng)部分

（一）基本特性

MAX25169具有一個(gè)6串LED驅(qū)動(dòng)器，帶有輸入開關(guān)控制（NGATE），每串LED的最大電流可達(dá)150mA。它支持邏輯控制和I2C控制的脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)光，最小脈沖寬度低至300ns，并且可以對(duì)LED串進(jìn)行相移調(diào)光。相移調(diào)光功能開啟時(shí)，每串LED在不同時(shí)間開啟，可減少輸入和輸出紋波以及可聽噪聲；相移調(diào)光功能關(guān)閉時(shí)，每個(gè)電流沉同時(shí)開啟，允許電流沉并聯(lián)連接。

（二）啟動(dòng)和調(diào)光

LED驅(qū)動(dòng)部分的啟動(dòng)和關(guān)閉序列可通過八種預(yù)設(shè)模式之一進(jìn)行控制，這些模式可通過內(nèi)部非易失性存儲(chǔ)器或I2C接口進(jìn)行選擇。在調(diào)光方面，除了基本的PWM調(diào)光，還支持低調(diào)光模式、相移調(diào)光和混合調(diào)光等多種調(diào)光方式。

低調(diào)光模式下，當(dāng)調(diào)光導(dǎo)通時(shí)間低于50μs（典型值）時(shí)，設(shè)備進(jìn)入該模式，此時(shí)轉(zhuǎn)換器持續(xù)開關(guān)，LED短路檢測(cè)功能禁用；當(dāng)DIM輸入大于51μs（典型值）時(shí)，設(shè)備返回正常操作，啟用LED短路檢測(cè)功能。

相移調(diào)光通過設(shè)置BL_CONFIG1寄存器中的psen位來啟用，DIM信號(hào)由20MHz時(shí)鐘內(nèi)部采樣，設(shè)備會(huì)根據(jù)啟用的LED串?dāng)?shù)量自動(dòng)設(shè)置串間的相移。

混合調(diào)光通過設(shè)置BL_CONFIG1寄存器中的hdim位來啟用，在該模式下，外部LED首先隨著調(diào)光占空比從100%降低而降低電流，在由hdim_thr[1:0]位設(shè)置的交叉點(diǎn)處，調(diào)光轉(zhuǎn)換為PWM調(diào)光。

（三）故障檢測(cè)與保護(hù)

LED驅(qū)動(dòng)部分還具備完善的故障檢測(cè)和保護(hù)功能，包括開路LED管理、過壓保護(hù)（OVP）、短路LED檢測(cè)等。當(dāng)檢測(cè)到開路LED時(shí)，IC會(huì)將開路串與內(nèi)部最小OUT_電壓檢測(cè)器斷開，使DC - DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓保持在安全范圍內(nèi)；當(dāng)檢測(cè)到短路LED時(shí)，會(huì)將短路的LED串?dāng)嚅_，并通過FLTB輸出標(biāo)志發(fā)出信號(hào)。

四、其他特性

（一）振蕩器頻率與同步

內(nèi)部振蕩器頻率可通過連接在RT引腳和GND之間的定時(shí)電阻在400kHz至2.2MHz之間進(jìn)行編程。計(jì)算公式為：[R{RT}=frac{26400000}{f{SW}} - 0.32] 其中RRT單位為kΩ，fSW單位為Hz。如果需要與外部時(shí)鐘同步，可將外部時(shí)鐘交流耦合到RT輸入，交流耦合電容值為10pF，外部時(shí)鐘的占空比應(yīng)為50%。

（二）擴(kuò)頻調(diào)制

芯片包含擴(kuò)頻模式，可降低開關(guān)頻率及其諧波處的峰值電磁干擾（EMI）。擴(kuò)頻功能可通過BL_CONFIG2寄存器中的bl_ss_off位進(jìn)行啟用和禁用，它采用偽隨機(jī)抖動(dòng)技術(shù)，將開關(guān)頻率在通過RT到GND的外部電阻設(shè)置的編程開關(guān)頻率的94%至106%或97%至103%范圍內(nèi)變化。

（三）溫度折返

當(dāng)在GND和連接到V18電源的電阻（RT1）之間連接一個(gè)NTC溫度傳感器，并將另一個(gè)電阻（RT2）從NTC和RT1的結(jié)點(diǎn)連接到TEMP引腳時(shí)，可實(shí)現(xiàn)溫度折返功能。當(dāng)溫度達(dá)到由RT1設(shè)置的溫度T1時(shí)，LED中的電流會(huì)根據(jù)線性方案降低，電流降低的斜率由RT2設(shè)置。

五、寄存器配置

MAX25169通過一系列寄存器進(jìn)行配置，這些寄存器涵蓋了設(shè)備的各種功能設(shè)置，如電源輸出設(shè)置、調(diào)光模式設(shè)置、故障檢測(cè)與屏蔽等。例如，通過設(shè)置SEQ寄存器中的seqset[2:0]位可以選擇輸出的啟動(dòng)和關(guān)閉序列；通過設(shè)置ISET寄存器中的iset[6:0]位可以設(shè)置OUT LED電流。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求仔細(xì)配置這些寄存器，以確保芯片的正常運(yùn)行。

六、應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

（一）TFT電源部分

在TFT電源部分，對(duì)于AVDD升壓轉(zhuǎn)換器，電感的選擇需要考慮電感值、飽和電流和直流電阻等參數(shù)，在2.1MHz工作時(shí)可使用2.2μH電感，420kHz工作時(shí)可使用10μH電感；輸出濾波電容應(yīng)選擇低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容，2.1MHz工作時(shí)電容值應(yīng)不小于10μF，420kHz工作時(shí)應(yīng)不小于20μF；外部二極管應(yīng)選擇峰值電流額定值至少為L(zhǎng)XP電流限制、擊穿電壓額定值超過HVINP電壓絕對(duì)值的二極管，肖特基二極管可提高轉(zhuǎn)換器的整體效率。

對(duì)于NAVDD反相調(diào)節(jié)器，電感和二極管的選擇原則與AVDD升壓轉(zhuǎn)換器類似，輸出電容的選擇需要考慮低ESR和電容值，以確保輸出電壓的穩(wěn)定性。

（二）LED驅(qū)動(dòng)部分

在LED驅(qū)動(dòng)部分，根據(jù)LED串的正向電壓和輸入電源電壓范圍，可以選擇升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)浠騍EPIC拓?fù)洹Ｔ谶M(jìn)行功率電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要計(jì)算最大占空比、平均電感電流、峰值電感電流和最小電感值等參數(shù)，以選擇合適的電感、電容、電流檢測(cè)電阻和外部開關(guān)MOSFET等元件。同時(shí)，還需要進(jìn)行反饋補(bǔ)償，以確保反饋控制回路的穩(wěn)定性。

七、總結(jié)

MAX25169芯片憑借其高度集成的特性、豐富的功能和完善的保護(hù)機(jī)制，為汽車TFT-LCD應(yīng)用提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們需要深入理解芯片的各項(xiàng)特性和參數(shù)，合理配置寄存器，精心設(shè)計(jì)應(yīng)用電路，以充分發(fā)揮芯片的性能優(yōu)勢(shì)，滿足汽車電子系統(tǒng)對(duì)顯示屏的高要求。

各位工程師朋友們，在使用MAX25169芯片的過程中，你們遇到過哪些問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。