基于单颗CP212X实现TFT液晶屏模组供电系统

本文介绍了采用低成本、高效率的升压型电源管理芯片CP212X系列产品实现多路正负电源输出，结合TFT模组供电的需求，给出了基于CP212X实现的TFT模组供电系统方案，文中详细讨论了CP212X系列产品实现多路正负电压输出的解决方案，并以TFT模块的供电系统为典型案例，给出了基于CP212X的TFT模组供电系统的典型应用方案。该方案可满足TFT模组供电系统的各路电压需求，电路清晰简单，应用灵活，可广泛应用于各类手持设备，为TFT模组提供全套电源解决方案。

TFT显示屏模组的电源需求

TFT（ThinFilmTransistor）液晶屏（LCD,LiquidCrystalDisplay）越来越广泛的应用于各类手持设备中。随着TFT模组的不断发展，越来越多的TFT模组将电源管理部分外接。这样一来，一个TFT模组的供电就变得相对复杂，一般而言，一个LCD需要以下几种驱动电压：

VCC-TFT模组数字模块电源

AVDD-TFT模组模拟模块电源

VGH-门开启电压，一般为VGH=12V~25V,IVGH=10mA

VGL-门关断电压，一般为VGL=-6V~-15V,IVGL=10mA

下面以StarryElectronic推出的20810700150212为例具体分析各路驱动电源的供电需求。该TFT模组为7屏模组，支持分辨率800x400（RGB），像素间距0.1896x0.1790毫米。根据数据手册，该TFT模组的工作电压如下：

Table1.TFT模组工作电压

Table2TFT模组工作电流

由Table1可以看出，该TFT模组工作需要提供5组不同的电压，在目前的手持设备中3.3V和2.6V比较容易得到（一般PMU会提供该电压），而23.1V,8.4V以及-7V就相对无法直接得到，一般需要外围器件提供该3组电压。

从Table2可以看出，其VGH和VGL的功耗相对较小，只需要10mA以内的电流即可正常工作。而AVDD的功耗需要几十毫安。综合以上特性，TFT模组正常工作需要提供如下几种电源（以1.5倍的典型功耗取值）：

Table3TFT供电驱动能力要求

单颗CP212X实现TFT模组供电系统

CP212X是启攀微电子推出的高效率，大功率电感升压型DC/DC驱动器系列产品，根据应用场合不同，共有5种型号：CP2121,CP2122,CP2123,以及CP2124.Table4给出该产品线的主要特性指标。

Table4CP212X系列产品特性指标

下面给出采用单颗CP212X输出多路电压为TFT模组进行供电。

Figure1CP212X输出多路电压典型应用图

根据Figure1的电路结构，可以计算出Vout2近似为Vout1电压的两倍，Vout3近似为Vout1的反向电压。其驱动能力由CP212X的开关频率以及C1,C2,Co2和Co3的值决定，基本为10mA左右。当然，如果VOUT2或者VOUT3采用2级级联的方式，可生成反向2倍或正向3倍的电压，下文会给3倍的出具体电路图。

下面针对StarryElectronic推出的20810700150212的驱动要求，以CP2121为例给出典型应用电路。

方案一：以2倍升压模式为VGH提供电压，如图Figure2所示。

Figure2二倍电压输出为TFT模组提供23V

Note1:VOP接入OUT1则其保护电压为25V.VOP浮空，则VOUT1的最大输出电压被钳位到40V.

Note2:Z1和Co11的目的是为了实现线性降压，在实际应用中如果R5两端压差较大的情况下（即VR5>1V），Z1的静态功耗会很大，存在出现Z1发烫的可能性。

方案特点：VOUT2采用2倍升压，串扰小，电压稳定，并且外围元器件较少。但是，由于VOUT1需要抬高电压后再降压输出，其静态功耗较大，存在Z1的放热的可能性。实际实验表明，该方案比较适合R5两端的电压差小于1V的应用情况，对于20810700150212模组，其R5两端的压差接近4V,这样的情况该方案并不适合。下面给出针对20810700150212模组的改进型方案。

方案二：以3倍升压模式为VGH提供电压，如图Figure3所示。

Figure3三倍电压输出为TFT模组提供23V

方案特点：VOUT2采用3倍升压，采用两个隔直电容，存在由于期间差异而造成的输出电压偏差。方案二最大的优点就是VOUT1的输出功率较大，可达到500mA以上。

实际应用

本文给出了一种采用一颗CP212X系列产品，生成多路正负电压的典型应用电路，其最大的特点就是成本低廉，易于实现。

文中针对Starry的TFT液晶模组的供电要求，给出的两种方案，实现了三路电源输出。结合液晶屏驱动电压的特点，结合chargepump升压原理原理，成功产生了负压，n倍正向高电压，满足TFT液晶屏驱动中偏置电压VGH和VGL的应用要求，实现了单科芯片生成多路正负电压的应用。

结合两个方案的特点，方案二比较适合输出功率要求较大，并且两路正向电压倍数关系大于2倍的应用场合。而对于输出电压精准度要求较高，两路正向电压倍数小于2倍的应用场合的应用场合，方案一则比较有优势了。上文所提到的方案二在20810700150212的TFT液晶屏模组驱动电路中得到成功应用，取得良好效果。另外，由于不同厂家的TFT屏的技术指标有所差异，因此，在实际应用中，需要根据所选用的TFT液晶屏的具体电器参数，调整R1,R2,R3,及齐纳管的参数。