MAX17014：用于LCD TV的低成本多输出电源解决方案

在电子设备飞速发展的今天，LCD TV的应用越来越广泛。而对于LCD TV的正常运行，稳定且高效的电源供应至关重要。MAX17014作为一款专为TFT LCD面板设计的多输出电源，为LCD TV和显示器提供了出色的电源解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

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一、产品概述

MAX17014是一款多输出电源控制器，能够从12V稳压输入为电视和显示器中的TFT LCD面板生成所需的所有电源轨。它集成了降压和升压调节器、正负电荷泵、两个运算放大器以及一个双模逻辑控制的高压开关控制块，可在8V至16.5V的输入电压下工作，尤其针对直接由12V电源供电的LCD TV面板和LCD显示器应用进行了优化。

二、关键特性

1. 电源调节特性

• 降压调节器：内置20V、2.5A、120mΩ的n沟道MOSFET，具有快速的负载瞬态响应，输出电压可调节至低至1.25V。在轻载时采用跳过模式，提高效率，同时具备3ms的内部软启动功能。
• 升压调节器：内置20V、3.3A、110mΩ的n沟道MOSFET，输出电压范围为输入电压至20V，具有高精度输出电压（1%）和快速负载瞬态响应，同样具备3ms的内部软启动功能。
• 电荷泵调节器：正负电荷泵调节器可提供TFT栅极驱动器电源电压，输出电压可通过外部电阻分压器进行调节，并且具有软启动和定时器延迟故障锁存功能。

2. 运算放大器特性

两个高速运算放大器，用于驱动LCD背板（VCOM），具有±150mA的短路电流、100V/µs的压摆率和20MHz的-3dB带宽，输入和输出为轨到轨设计。

3. 其他特性

• 输入欠压锁定和热过载保护，确保芯片在异常情况下的安全性。
• 可选频率（600kHz/1.2MHz），方便用户根据具体应用需求进行选择。
• 48引脚、7mm x 7mm的薄型QFN封装，体积小巧，适合空间受限的应用。

三、工作原理

1. 降压调节器

降压调节器由内部n沟道MOSFET、无损电流检测网络、电流限制比较器和PWM控制器块组成。外部功率级包括肖特基二极管整流器、电感器和输出电容器。通过改变n沟道MOSFET的占空比来调节输出电压。在启动时，使用一个0.1µF的飞跨电容器在LX2和BST之间的自举电路为高端栅极驱动器提供电源电压。

2. 升压调节器

升压调节器采用电流模式、固定频率PWM架构，通过调制内部功率MOSFET在每个开关周期的占空比来控制输出电压和输送到输出的功率。误差放大器将FB1处的信号与1.25V进行比较，并改变COMP输出，从而设置电感器峰值电流。

3. 电荷泵调节器

正负电荷泵调节器分别用于生成TFT LCD栅极驱动器IC的正负电源轨。通过外部电阻分压器设置输出电压，电荷泵控制器包括高端p沟道MOSFET和低端n沟道MOSFET来控制功率传输。

4. 高压开关控制

高压开关控制块由两个高压p沟道MOSFET组成，通过CTL和MODE进行控制，有两种不同的工作模式，可实现GON与SRC或DRN的连接。

5. 运算放大器

运算放大器用于驱动LCD背板（VCOM）或伽马校正分压器串，具有高输出电流、快速压摆率和宽带宽等特性。同时，具备短路电流限制和输入钳位功能，以保护芯片。

四、设计要点

1. 电感选择

• 降压调节器：电感值的选择需要考虑输出电压、输入电压、开关频率、最大负载电流和纹波电流与负载电流的比率（LIR）等因素。一般来说，LIR在20%至50%之间是一个较好的折衷选择。电感的饱和电流应超过峰值电感电流，直流电阻应尽可能低以提高效率。
• 升压调节器：电感值的选择同样受到输出电流、输入电压、输出电压和开关频率的影响。LIR通常在0.2至0.5之间，但根据电感铁芯材料的交流特性和电感电阻与其他功率路径电阻的比率，最佳LIR可能会有所变化。

2. 电容选择

• 输入电容：输入滤波电容用于减少从电源吸取的峰值电流，降低调节器开关引起的输入噪声和电压纹波。通常根据输入纹波电流要求和电压额定值选择，陶瓷电容因其高纹波电流和浪涌电流能力而被广泛使用。
• 输出电容：输出电容和等效串联电阻（ESR）会影响调节器的输出纹波电压和瞬态响应。需要根据纹波电压和负载瞬态要求确定输出电容和ESR的需求。

3. 整流二极管选择

由于MAX17014的开关频率较高，推荐使用肖特基二极管作为整流二极管，因为它们具有快速恢复时间和低正向电压的特点。

4. PCB布局和接地

• 最小化各个DC - DC转换器的高电流环路面积，将电感、二极管和输出电容靠近输入电容和相关引脚放置。
• 创建独立的电源接地岛，分别用于降压调节器、升压调节器和电荷泵，以提高效率并减少输出电压纹波和噪声尖峰。
• 将所有反馈分压器电阻尽可能靠近各自的反馈引脚放置，避免反馈迹线靠近高开关节点。

五、应用场景

MAX17014主要应用于LCD TV面板和LCD显示器面板，为其提供稳定可靠的电源供应。在实际应用中，它能够满足TFT LCD面板对不同电源轨的需求，确保显示效果的质量和稳定性。

六、总结

MAX17014作为一款专为LCD TV设计的多输出电源，具有集成度高、性能优异、设计灵活等优点。通过合理的设计和布局，能够为LCD TV提供高效、稳定的电源解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的应用需求和设计要求，选择合适的电感、电容和二极管等元件，并注意PCB布局和接地，以充分发挥MAX17014的性能优势。你在使用MAX17014的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。