深入剖析BUF22821：可编程伽马电压发生器与VCOM校准器

在电子设计领域，对于高性能显示设备而言，精确的电压控制和灵活的配置能力至关重要。TI的BUF22821可编程伽马电压发生器与 (V_{COM}) 校准器就是这样一款能够满足多种需求的芯片。今天，我们就来详细了解一下这款芯片的特性、应用及相关设计要点。

文件下载：buf22821.pdf

一、BUF22821的特性亮点

1. 丰富的通道配置

BUF22821拥有24个伽马通道，其中22个为可编程通道，2个为静态伽马通道，同时还有2个可编程 (V_{COM}) 通道。这种配置使其能够很好地适配新的10位源驱动器，满足复杂的显示需求。

2. 高分辨率与内存优势

它具备10位分辨率，能够提供更精细的电压控制。并且拥有16次可重写的非易失性存储器，还有两个独立的存储库，可同时存储两条不同的伽马曲线，方便在不同伽马曲线之间进行切换。

3. 出色的电气性能

输出为轨到轨输出，在10mA负载下，输出通常可摆动到任一电源轨的100mV以内。低电源电流为0.5mA/通道，模拟电源电压范围为9V到20V，数字电源为2V到5.5V，具有广泛的适用性。

4. 通信接口

采用 (I^{2}C^{TM}) 接口，支持高达400kHz的标准操作和高达3.4MHz的高速数据传输，方便与其他设备进行通信。

二、电气特性解析

1. 输出电压与电流

在不同的输入代码和负载条件下，各通道的输出电压有明确的范围。例如，OUT 1 - 22在代码为1023且源出10mA时，输出高电平可达17.7 - 17.85V；代码为0且吸入10mA时，输出低电平在0.07 - 0.2V之间。 (V_{COM} 1, 2) 通道在不同条件下也有相应的输出范围。

2. 线性度与精度

积分非线性（INL）和差分非线性（DNL）均不超过0.3位，负载调节在代码512或 (V{CC}) /2， (I{OUT}) 从 +5mA 到 - 5mA 阶跃时，为0.5 - 1.5mV/mA，保证了输出的精度和稳定性。

3. 温度特性

在 - 40°C 到 +85°C 的温度范围内，各参数仍能保持较好的性能。例如，模拟电源电流在输出处于复位值且无负载时，范围为9 - 20mA。

三、引脚配置与功能

1. 引脚分布

BUF22821采用HTSSOP - 38封装，引脚涵盖了各种功能，包括 (V_{COM}) 通道、DAC输出、静态伽马输入输出、数字和模拟电源、通信接口等。

2. 引脚功能说明

• (V{COM} 1) 和 (V{COM} 2) ： (V_{COM}) 通道，用于提供必要的电压。
• STATINH 和 STATINL：静态伽马输入，可通过外部分压器设置电压。
• OUT1 - OUT22：DAC输出，提供可编程的电压输出。
• SCL 和 SDA： (I^{2}C) 接口的时钟和数据引脚，用于与外部设备通信。

四、应用信息

1. 编程与存储

通过高速 (I^{2}C) 接口进行编程，最终的伽马和 (V_{COM}) 值可存储在片上非易失性存储器中。支持最多16次写入操作，方便应对编程错误或LCD面板返工。

2. 通信协议

采用行业标准的两线接口进行通信，支持标准、快速和高速三种模式。在高速模式下，需发送特殊的地址字节激活，通信速率可达3.4MHz。

3. 输出更新方法

有两种更新 (DAC / V_{COM}) 输出电压的方法：

• 方法1：写DAC寄存器时，将数据位15置为 '1'，写入第16位数据后，输出电压立即更新。
• 方法2：先将数据位15置为 '0' 写入所需通道，最后一个通道写入时将数据位15置为 '1'，所有通道在收到第16位数据后同时更新。

  4. 非易失性存储器操作

• BKSEL引脚用于选择两个存储库之一，改变引脚状态可切换伽马曲线。
• 可通过通用获取命令或单通道获取命令更新寄存器和输出电压到非易失性存储器中的最后编程值。
• MaxBank寄存器可提供特定通道非易失性存储器的写入次数信息。

  5. 静态伽马通道

  提供两个静态伽马缓冲器，STATOUTH和STATOUTL分别是STATINH和STATINL的缓冲版本，可提供额外的伽马通道。

  6. 伽马控制

• 最终用户可通过BKSEL引脚在两个伽马曲线之间切换，实现不同级别的伽马控制。
• 动态伽马控制可通过将两条伽马曲线存储在外部EEPROM中，并直接写入DAC寄存器（易失性）来实现。

五、PowerPAD设计要点

BUF22821采用热增强型PowerPAD封装，在设计时需要注意以下几点：

1. PCB准备

• 准备带有顶部蚀刻图案的PCB，包括引脚蚀刻和热焊盘蚀刻。
• 在热焊盘区域放置推荐的13密耳直径的孔，以利于散热。

  2. 连接与散热

• 将所有孔连接到与GND引脚相同电压电位的内部平面，采用完整的连接方式以降低热阻。
• 顶部阻焊层应暴露引脚和热焊盘区域，底部阻焊层应覆盖热焊盘区域的孔，防止回流过程中焊料流失。

  3. 焊接操作

• 在暴露的热焊盘区域和所有IC引脚涂抹焊膏，然后将芯片放置到位并进行回流焊接。

BUF22821以其丰富的功能、出色的性能和灵活的配置，为电子工程师在显示设备设计中提供了强大的支持。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择和使用这款芯片，同时注意其设计要点，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用BUF22821的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。