DLPA100电源管理和电机驱动器：高分辨率显示系统的理想之选

在电子工程领域，高分辨率显示系统对电源管理和电机驱动的要求日益严苛。德州仪器（TI）的DLPA100电源管理和电机驱动器，专为DLP® 4K UHD TRP显示芯片组量身打造，为高分辨率、高亮度显示系统提供了可靠的解决方案。

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一、产品概述

DLPA100是一款专用电源管理和电机控制驱动器，与DLP660TE数字微镜器件和DLPC4422显示控制器共同构成芯片组。该解决方案适用于多种显示应用，如4K超高清（UHD）显示屏、激光电视（TV）、数字标牌和投影映射等。

二、关键特性

（一）丰富的电源供应

• 多种电压稳压器：具备3.3V开关稳压器（逻辑电源）、具有使能功能的5V开关稳压器（模拟电路电源）、1.0V至3.3V可调节开关稳压器（内核电源）、具有使能功能的可调节线性稳压器（锁相环PLL电源和模拟电源）以及2.5V开关稳压器（数字电源）。
• 电源序列控制和监控：能够实现电源序列控制，并配备电源监控电路，确保系统稳定运行。

（二）电机驱动功能

• 三相反电动势（BEMF）电动机驱动器/控制器：可有效控制电机运行。
• 电机电源开关稳压器：为电机提供稳定的电源。

（三）其他特性

• 三个风扇驱动器：用于散热管理。
• 热关断电路：保护器件免受过热损坏。
• 串行通信接口：方便与其他设备进行通信。

三、详细规格

（一）绝对最大额定值

• VBB负载电源电压：最大15V。
• 从0V升至VBB的斜坡时间：最小200μs。
• LX33、LXC、LX5、OUTA、OUTB、OUTC引脚电压：-1V至最大值。
• 逻辑输入电压：-0.3V至7V。
• 开漏逻辑输出电压：最大7V。

（二）存储条件

存储温度范围为-55°C至150°C。

（三）ESD额定值

• 人体模型（HBM）：+2000V。
• 带电设备模型（CDM）：+1000V。

（四）推荐工作条件

在规定的工作自由空气温度范围内，各参数需满足相应要求。

（五）热信息

• 结到环境热阻（RJA）：23°C/W。
• 结到外壳（顶部）热阻（Rθjc(top)）：2°C/W。

（六）电气特性

涵盖了开关频率、输出电压、电流限制等多项电气参数，确保器件在不同工作条件下的性能稳定。

四、功能描述

（一）电源上下电时序

• 上电时序：当VBB电压达到VBBuvsd阈值后，VCORE通道在约5ms内软启动。VCORE达到VCOREuvlo后，V3P3和V2P5轨软启动，随后VLIN1、VLIN2、V5和VM轨软启动。POSENSE标志在各轨达到相应欠压锁定水平后约150ms变高，PWRGOOD标志在POSENSE变高且VBB电压高于VBBuvlo阈值时变高。
• 下电时序：当VBB电压低于VBBuvlo时，PWRGOOD标志置位；低于VBBuvsd时，所有开关和线性通道关闭，输出轨由输出滤波电容供电。若VCORE、V3P3或V2P5轨低于各自欠压水平，POSENSE和PWRGOOD将立即标志。

（二）关机保护

• 热保护：当结温达到130°C时，过热监视器发出警告；达到165°C时，内部电路立即关闭器件。温度降至滞后水平以下且其他条件满足时，调节器将在软启动控制下重新启动。
• 电压保护：低VBB电压（VBBuvsd）会使DLPA100关机，同时提供欠压电源监控标志PWRGOOD。

（三）系统复位

通过RESETZ输入可对DLPA100进行复位，DLPC4422显示控制器软件可控制哪些功能复位到上电复位（POR）状态。

（四）中断逻辑

PMDINTZ是一个低电平有效开漏输出，当DLPA100因结温达到165°C进入热关断时会置位。此外，热警告信号（TWARN）和过流事件也可能触发中断。

（五）串行通信端口

提供全双工、同步、面向字符的字节端口，用于DLP控制器（主设备）与DLPA100之间的数据交换。

（六）开关稳压器

• 固定频率电流模式控制：DLPA100有四个固定频率电流模式控制的降压稳压器，为系统中的集成电路供电。
• 输出电压调节：除VCORE外，其他开关稳压器均参考1.2V基准（VFB）进行调节；VCORE输出电压可在1.0V至3.3V之间调节，内部基准为0.8V。

（七）可调线性稳压器

• VLIN1：为低压差型稳压器，具有短路负载电流限制功能，输出电压范围为1.0V至3.3V。
• VLIN2：通过外部n沟道传输元件实现，输出电压范围同样为1.0V至3.3V。

（八）风扇控制器

三个输出可作为电压模式降压开关或“直接驱动”方案的开关节点，输出电压由DLPC4422显示控制器软件编程的PWM值确定，开关频率也可通过软件编程。

（九）色轮电机驱动器

采用三相BEMF感应电机控制器和驱动器，通过专有BEMF感应技术控制换向，可通过串口编程各种时序参数。

（十）色轮开关稳压器电源

采用固定关断时间开关稳压器，用于管理色轮驱动的功耗。对于低运行电流（Irun < 75mA）的高电阻电机，可直接将VM连接到VBB，无需安装外部电感、电容和肖特基二极管。

五、应用与实现

（一）典型应用

DLPA100与两个显示控制器（DLPC4422）、FPGA及其他电气、光学和机械组件结合，可实现明亮、经济实惠的全4K UHD显示解决方案。它提供电源供应排序，并控制色轮电机、激光和LED电流。

（二）设计要求

在设计DLP660TE DMD系统时，需选择合适的照明源，设计光学引擎，并考虑光学与照明源的关系。同时，要了解系统的电子组件，确保各部分协同工作。

（三）详细设计步骤

连接DLPC4422数字显示控制器、DLP660TE DMD和DLPA100时，需参考参考设计原理图，并遵循布局指南。此外，还需配备包含DLP660TE DMD、照明源、光学元件和机械组件的光学模块或光引擎。

六、电源供应建议

DLPA100设计为从12V输入电压电源或电池供电。为避免电源问题，可能需要额外的大容量电容。当出现振铃现象时，可能需要电解或钽电容进行阻尼。

七、布局指南

（一）电源和接地布局

• VBB电源：应在单独的平面或共享电源分配平面的一部分上提供，陶瓷滤波电容和额外的储能电容应尽可能靠近VBB端子放置，VBB的接地应直接连接到DLPA100热焊盘。
• 开关调节器布局：开关调节器的PWB走线应尽可能短而宽，电气环路应尽可能小。相邻层应提供覆盖整个开关节点的接地区域，敏感信号应避免靠近开关节点和相关接地区域。

（二）热管理布局

PWB应在DLPA100上下两层设置热焊盘，并通过热过孔连接到内部接地平面。内部接地平面应至少延伸20平方英寸。同时，应确保开关和线性转换器中的离散肖特基二极管和MOSFET端子周围有足够的铜走线，以实现良好的热管理。

（三）电机控制布局

DLPA100电机控制端子应使用电压瞬态抑制装置进行滤波，以提高启动可靠性和抗噪性。应在VBB与电机端子之间以及电机端子与地之间放置肖特基二极管，并在电机端子之间放置串联RC缓冲器。

八、器件和文档支持

（一）器件标记

可参考相关图片了解器件标记信息。

（二）文档支持

相关文档包括《DLPC4422显示控制器数据表》和《DLP660TE DMD数据表》。

（三）社区资源

可通过TI E2E™在线社区和设计支持获取帮助和资源。

（四）静电放电警告

ESD可能会损坏集成电路，应采取适当的预防措施处理器件。

九、总结

DLPA100作为一款专为DLP显示系统设计的电源管理和电机驱动器，具有丰富的功能和出色的性能。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理选择和设计，遵循布局和电源供应建议，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用DLPA100的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。