探索 TPS65170 評(píng)估模塊：LCD 偏置電源的理想之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為 LCD 應(yīng)用尋找合適的電源解決方案至關(guān)重要。德州儀器（Texas Instruments）的 TPS65170 評(píng)估模塊（EVM），為各類 LCD 偏置應(yīng)用提供了簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的電源供應(yīng)方案。今天，我們就來深入了解一下這個(gè)模塊。

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1. 模塊概述

1.1 功能描述

TPS65170 能滿足多種 LCD 偏置應(yīng)用需求。在典型顯示面板應(yīng)用中，升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生顯示面板的源電壓 (V{S})，降壓轉(zhuǎn)換器生成系統(tǒng)的邏輯電源 (V{LOGIC})，兩個(gè)電荷泵控制器調(diào)節(jié)外部電荷泵，產(chǎn)生顯示晶體管的導(dǎo)通和關(guān)斷電源 (V{GH}) 和 (V{GL})。通過使用外部晶體管調(diào)節(jié)電荷泵輸出電壓，可顯著降低集成電路（IC）的功耗，簡(jiǎn)化印刷電路板（PCB）的熱設(shè)計(jì)并提高可靠性。此外，它還提供復(fù)位電路，監(jiān)控降壓轉(zhuǎn)換器輸出 ((V_{LOGIC}))，并在電源啟動(dòng)時(shí)為時(shí)序控制器生成復(fù)位信號(hào)。

TPS65170EVM 可在全輸入電壓范圍內(nèi)工作，升壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓為 15.6 V，降壓轉(zhuǎn)換器為 3.3 V，正電荷泵為 26 V，負(fù)電荷泵為 -7 V。升壓轉(zhuǎn)換器和電荷泵的輸出電壓可通過改變反饋電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。外部補(bǔ)償針對(duì)所使用的電感器和電容器組合進(jìn)行了優(yōu)化，若在升壓轉(zhuǎn)換器上使用其他電感和電容組合，則需根據(jù)數(shù)據(jù)表調(diào)整補(bǔ)償。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

該模塊主要應(yīng)用于 LCD 電視和顯示器等領(lǐng)域。

1.3 模塊特性

• 輸入電壓范圍：8.6 V 至 14.7 V，適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 升壓轉(zhuǎn)換器：開關(guān)電流限制為 2.8 A，輸出電壓高達(dá) 18.5 V，還具備短路保護(hù)功能。
• 降壓轉(zhuǎn)換器：開關(guān)電流限制為 1.5 A，固定 750 - kHz 開關(guān)頻率，有固定的軟啟動(dòng)功能。
• 電荷泵控制器：兩個(gè)電荷泵控制器可調(diào)節(jié) (V{GH}) 和 (V{GL})。
• 其他特性：提供外部高端 MOSFET 隔離開關(guān)控制信號(hào)、可編程復(fù)位脈沖持續(xù)時(shí)間的復(fù)位信號(hào)、熱關(guān)斷功能。采用雙面、兩層有源 PCB，所有組件都在頂層，方便觀察和測(cè)試。

2. 電氣與性能規(guī)格

2.1 輸入特性

• 輸入電壓范圍為 8 V 至 14.7 V。在 (V{IN} = 12 V)，(I{S} = I{LOGIC} = 1 A)，(I{VGH} = 50 mA)，(I{VGL} = 50 mA) 時(shí)，輸入電流為 10 mA；無負(fù)載輸入電流在 (V{IN} = 12 V)，(I{S} = I{LOGIC} = I{VGH} = I{VGL} = 0 A) 時(shí)為 7 - 10 mA。

2.2 輸出特性

• 升壓轉(zhuǎn)換器：在 (V{IN} = 12 V)，(I{S} = 1 A) 時(shí)，輸出電壓為 15.4 - 15.8 V，線路調(diào)節(jié)在 (V{IN} = 9.6 V) 至 14.4 V，(I{OUT} = 750 mA) 時(shí)為 15 mV，負(fù)載調(diào)節(jié)在 (I{OUT} = 100 mA) 至 1.5 A，PWM 模式，(V{IN} = 12 V) 時(shí)為 25 mV。
• 降壓轉(zhuǎn)換器：在 (V{IN} = 12 V)，(I{LOGIC} = 1 A) 時(shí)，輸出電壓為 3.2 - 3.4 V，線路調(diào)節(jié)在 (V{IN} = 9.6 V) 至 14.4 V，(I{OUT} = 500 mA) 時(shí)為 15 mV，負(fù)載調(diào)節(jié)在 (I{OUT} = 100 mA) 至 1 A，PWM 模式，(V{IN} = 12 V) 時(shí)為 10 mV。
• 正電荷泵：在 (V{IN} = 12 V)，(I{GH} = 50 mA) 時(shí)，輸出邏輯電壓為 25 - 27 V。
• 負(fù)電荷泵：在 (V{IN} = 12 V)，(I{GL} = 50 mA) 時(shí)，輸出邏輯電壓為 6.5 - 7.5 V。
• 輸出電壓紋波：升壓轉(zhuǎn)換器在 (V{IN} = 12 V)，(I{OUT} = 1 A) 時(shí)為 20 mVPP。

2.3 系統(tǒng)特性

開關(guān)頻率范圍為 600 - 900 kHz，升壓轉(zhuǎn)換器在 (V_{IN} = 12 V) 時(shí)的峰值效率為 93%。

3. 連接器與測(cè)試點(diǎn)說明

3.1 輸入連接器

• J1 – VIN：是輸入電源的正連接頭，電源需連接在 J1 和 J3（GND）之間，輸入電壓范圍為 8 V 至 14.7 V，連接時(shí)應(yīng)將引線絞合并盡量縮短。
• J2 – 輸入感應(yīng)連接器：未安裝元件，預(yù)留用于直接在輸入電容器上測(cè)量輸入電壓，可連接 4 線電源和感應(yīng)電源，連接時(shí)需絞合引線。
• J3 – GND：是輸入電源的返回連接頭，與 J1 配合連接電源，輸入電壓要求與 J1 相同。

3.2 輸出連接器

• J4 – (V_{S})：是升壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓的正連接頭，負(fù)載應(yīng)連接在 J4 和 J6（GND）之間。
• J5 - (V_{S}) 輸出感應(yīng)連接器：未安裝元件，預(yù)留用于直接在輸出電容器上測(cè)量升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
• J6 – GND：是升壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓的返回連接頭，與 J4 配合連接負(fù)載。

4. 測(cè)試設(shè)置

4.1 EVM 操作

用戶需在 8 V 至 14.7 V 的輸入電源之間連接 J1 和 J3 才能使 EVM 工作，絕對(duì)最大輸入電壓為 20 V。用戶可在 J4 和 J6、J7 和 J9、J10 和 J11、J12 和 J13 之間連接負(fù)載電阻。

4.2 補(bǔ)償 – COMP

可通過調(diào)整連接到 COMP 引腳的外部組件來補(bǔ)償調(diào)節(jié)器環(huán)路。COMP 引腳是內(nèi)部跨導(dǎo)誤差放大器的輸出。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)值 (R{COMP} = R7 = 33 kΩ) 和 (C{COMP} = C14 = 1 nF) 即可。

5. 組裝圖與布局

TPS65170EVM 的 PCB 采用兩層、35 - mm（1 oz）覆銅電路板設(shè)計(jì)，所有組件都在頂層，頂層和底層的有源走線方便用戶在實(shí)際雙面應(yīng)用中輕松查看、探測(cè)和評(píng)估 TPS65170 控制 IC。對(duì)于空間受限的系統(tǒng)，將組件移到 PCB 兩側(cè)或使用額外的內(nèi)層可進(jìn)一步減小尺寸。

6. 物料清單

該模塊包含多種電容、二極管、電感、晶體管、電阻和集成電路等元件，具體規(guī)格可參考文檔中的物料清單表格。

7. 重要注意事項(xiàng)

7.1 適用范圍

此評(píng)估模塊僅用于工程開發(fā)、演示或評(píng)估目的，并非適合一般消費(fèi)者使用的成品。使用人員需具備電子培訓(xùn)并遵守良好的工程實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)。

7.2 合規(guī)性

該模塊不在歐盟電磁兼容性、有害物質(zhì)限制（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE 或 UL 指令范圍內(nèi)，可能不符合這些指令或其他相關(guān)指令的技術(shù)要求。

7.3 操作限制

需在 8 V 至 14.7 V 的輸入電壓范圍和 3.3 V 至 26 V 的各種輸出電壓范圍內(nèi)操作 EVM，超出指定輸入范圍可能導(dǎo)致意外操作和/或?qū)?EVM 造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。連接負(fù)載時(shí)也需在指定輸出范圍內(nèi)，否則可能導(dǎo)致意外操作和/或永久性損壞。

7.4 溫度注意

正常運(yùn)行時(shí)，部分電路組件的外殼溫度可能超過 85°C，只要保持輸入和輸出范圍，某些組件在高于 125°C 時(shí) EVM 也能正常工作。操作時(shí)靠近這些組件放置測(cè)量探頭需注意其溫度較高。

總之，TPS65170 評(píng)估模塊為 LCD 偏置電源設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可靠且靈活的解決方案。在使用過程中，我們需要仔細(xì)遵循操作規(guī)范，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似模塊的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。