平面显示器供电电路设计之建议

有关LM2622芯片的基本运作原理，参看(图一)及(图二)。除了开关稳压器之外，图中显示的其他组件皆设于LM2622芯片之外，而开关稳压器则透过芯片的开关接脚与电路连接一起。开关稳压器在开始作业的第一周期内处于闭路状态，见(图一)。而二极管则加入反向偏压，（二极管仿似开放电路，但没有在图中显示出来）。电能储存在电感器之内，而负载电流则由COUT 提供。进入第二周期的开关则呈开路状态，参看(图二)。储存在电感器内的电能转送往负载及COUT。

《图二 LM2622芯片的基本运作原理（开关呈开路状态）》

储存在电感器内的电能转送往负载及COUT。

行驱动器所需的＋9.0伏特模拟供电电压

如(图三)所示，显示可以利用LM2622芯片提供＋9.0伏特的电压。按照图标的配置，LM2622芯片的作业频率为600kHz；若其FSLCT接脚连接较高的位置，LM2622芯片亦能以1.33MHz的频率作业。连接L1、D1、C3以及芯片开关接脚的电路都按照图一及图二的原理运作。

模拟输出电压由R1及R2电阻分压器控制。FB接脚的电压经由内部控制，并且可以固定在＋1.26伏特的电压水平。因此，只要将R1的电阻值设定为51k(以及将R2的电阻值设定为8.3 k(，便可提供＋9.0伏特的输出电压。如欲输出＋9.0伏特以外的其他电压，只需改变R1与R2之间的比率即可。

《图三利用LM2622提供＋9.0伏特的直流电电压》

工程师若采用图三的电路设计开发新产品，可参考以下的六项建议：

(1)应采用低电磁干扰的电感器，其核心必须属于铁氧磁体类的封蔽式核心，例如torroid或封蔽式E核心。此种核心有助减少发出电磁干扰以及降低电源供应器的噪声。10(H的电感器已很足够，可为大部分的应用方案提供稳定的输出电压。

(2)所有滤波电容器应尽量靠近LM2622芯片。图三所示的C1便是滤波电容器。滤波电容器若靠近LM2622芯片，可减低线迹（trace）电感的影响。所有组件应采用表面贴着技术装贴在电路板上，节省电路板空间，以及缩短引线长度。

(3)电感器、二极管以及绕过＋9.0伏特电源供应器的电容器应尽量靠拢在一起，图三所显示的L1、D1及C3就是这几个电感器、二极管及电容器。它们全部靠拢一起将有助减低电源供应器所产生的不良影响如电磁干扰、噪声、振铃或其他的干扰。

(3)回授环路及线迹应尽量远离电感器，因为回授环路所衍生的噪声容易进入供电线路干扰供电电压。回授环路的线迹越粗越好，但线迹的整体宽度受到板面空间的限制。若情况许可，回授环路线迹不应与电感器及二极管装设于印刷电路板的同一面，两者之间应有一块接地分隔板分开。RSDS系统的电源供应电路可以尽量利用电路板底层的小部分空间，即使如此亦不会对RSDS总线造成任何干扰。

(4)决定组件的布局时，应尽量确保各开关电流环路的弯曲部分都弯向同一个方向。开关式稳压器若非处于开路状态，便是处于闭路状态。但无论处于开路还是闭路状态，皆会有电流流经各环路的弯曲部分。因此，各环路若弯向同一方向，将有助减低电磁干扰。

(5)高电流线迹的长度应尽量缩短，而且线迹越粗越好。此外，应尽量利用整块接地分隔板。

列驱动器所需的＋18.0伏特“启动”电压

列驱动器需要利用＋18伏特的供电电压启动平面显示器的薄膜晶体管的闸极。提供这个供电电压所要求的电流比提供3.3伏及＋9.0伏供电所要求的电流还要低。利用电容器电荷泵以确保LM2622可以提供＋18伏特的供电电压，此为一具成本效益而又较为简单的解决方式。

以下的范例如(图四)所示，仅采用＋18伏特供电系统所必要的组件。图三所显示的其他组件并没有显示。电荷泵的作业过程分为两个阶段。首先，每当LM2622芯片的开关处于闭路状态时，C4会进行充电，直至电压达到＋9.0伏特左右。当开关进入开路状态时，D2便开始导电，直至C5的电压升至9.0伏特。由于C5以＋9.0伏特节点作为参考电压，因此以接地作为参考的C6电压便高达＋18伏特。＋18伏特的供电电压未经稳压，但已足以为列驱动器提供“启动”电压。另可多加一个电容器电荷泵转换级，以便产生的总电压可以提高至＋27伏特。就一般而言，此配置可以提供比行驱动器模拟输出电压高两倍或三倍的列驱动器“启动”电压。

《图四利用LM2622芯片提供＋18.0伏的未经稳压直流电电压》

列驱动器所需的─9.0伏特“关闭”电压

利用LM2622芯片搭配二极管反相器电路，便可为列驱动器的薄膜晶体管（TFT）的闸极提供所需的－9伏特关闭电压，如(图五)所示。以下是二极管反相器的作业方式。LM2622芯片的开关进入开路状态后，D4便开始导电，C7随即进行充电，直至电压升至＋9.0伏特左右。开关进入闭路状态后，开关接脚的电压迅即跌至接地电压的水平。由于C7的电压无法实时改变，因此若以接地电压作为参考，D4及D5之间的电压会高达－9.0伏特。

相同的，该配置可以提供未经稳压的供电电压，其电压大小与稳压供电电压相同，但相位则与稳压供电电压相反。

《图五利用LM2622芯片提供－9.0伏特的未经稳压直流电电压》

在(图六)显示的整幅电路简图之中，LM2622芯片负责提供＋9伏特稳压供电以及＋18伏特和－9伏特未经稳压供电。在这幅电路图上，大部分的组件参数以及组件型号都已列出，而且这些组件都适用于大部分的应用方案。

《图六利用LM2622芯片提供＋9.0伏特、＋18.0伏特及－9.0伏特供电的设计方案电路图》

VCOM及伽玛参考电压缓冲

VCOM

几乎所有系统的VCOM电压都由外置式缓冲器驱动。由于VCOM节点的负载较高，因此美国国家半导体建议采用如LM8272或同类放大器驱动VCOM。LM2702芯片是一理想的单芯片解决方案，这款芯片由LM2622直流/直流转换器与VCOM缓冲器整合而成，而且是一款采用16接脚封装的单芯片。

伽玛参考电压

目前有多种不同的设计方案可为伽玛参考电压提供缓冲。虽然大部分产品的效能都很卓越，但价格则较为昂贵。伽玛参考电压的噪声及电压振幅可与输出电压耦合，但实际上能否一同输出则取决于电压振幅出现的时间。噪声的影响不能忽视，因为振幅即使小至只有20至30mV，亦会产生全灰度的分别。

不加缓冲/只采用电阻串进行缓冲

该设计成本最低，也最易受噪声影响，但这是XGA及SXGA扭曲向列式（TN）显示器最普遍采用的设计。不加设缓冲放大器虽然可以节省显示器的成本，但显示效果却差强人意，结果却可能得不偿失。

(图七)显示只采用电阻串进行缓冲的设计及基本结构。需要留意的是，由电阻R1 至R11组成的外置式电阻串直接连接内建的RDAC。为能准确确定伽玛参考电压的电压值，必须将行驱动器电阻串的电阻一并计算在内。一般行驱动器皆设有总电阻值为15k(的内部电阻串，以便为较高的伽玛参考电压提供缓冲，而同时也设有另一相同的电阻串，为较低的伽玛参考电压提供缓冲。这些电阻串产生约 3.0k(至4.0k(并与外置电阻串平行的电阻（一般设计都采用8或10个平行的行驱动器）。

为行驱动器内各高低伽玛电压提供缓冲的电阻串要互相分隔，此极为重要。例如，外置电阻即使与FPD33584芯片的GMA5及GMA6连接一起，亦不会产生与行驱动器平行的电阻。行驱动器的技术数据单张详列各伽玛参考电压分接头接点之间的电阻值。

《图七采用电阻串缓冲伽玛参考电压的应用方案》

利用终端分接头接点提供缓冲

另一方法为行驱动器RDAC的终端部分为其伽玛参考电压提供缓冲。获得缓冲的终端包括VGMA1、VGMA5、VGMA6及VGMA10。该设计的优点是可以充分发挥成本效益。

(图八)显示终端分接头接点缓冲电路的基本架构。该设计所采用的组件全部都装设于行驱动器之外，而所有分接头接点都与行驱动器内建的电阻串上面的相同接点连接一起，比较图七设计。(图八)所示的主电阻串由R1至R5组成，这个主电阻串与行驱动器内建的电阻串完全隔离，因此即使行驱动器内建的 RDAC出现平行电阻也与主电阻串无关。中间分接头接点（R6至R13）的电阻都与行驱动器的电阻直接连在一起，因此计算电阻时必须将行驱动器的内部电阻一并计算在内。

干线到干线的四重组装运算放大器适用于伽玛参考电压缓冲设计的单芯片解决方案，参照(图八)所示。由于外围分接头接点（VGMA1及VGMA10）的电压往往低至相当于干线的200mV，因此有需要加设干线到干线的放大器。

亦可利用干线到干线的单组装运算放大器驱动其中一个终端接点，另外利用标准四重组装运算放大器驱动其余三个伽玛参考电压。许多四重组装运算放大器可以将电流一直驱动至负极干线，美国国家半导体的LM2902及LMC6024便是好例子，但这些放大器不能将电流一直驱动至顶层的干线。一般来说，这类运算放大器远比干线到干线放大器便宜，而且无需另外添加组件，因此可以减低伽玛参考电压缓冲电路设计的整体成本。

若要为VGMA1提供缓冲，便需要加设像LMC8101此种全面干线到干线放大器。美国国家半导体为直流/直流转换器及产生伽玛参考电压的应用方案提供两个单芯片解决方案。采用20接脚封装的LM2711单芯片由LM2622直流/直流转换器与另外四个伽玛参考电压缓冲器整合而成。LM2710是LM2711的改良版，其不同之处在于添加了VCOM缓冲器。系统设计工程师只要采用LM2710或LM2711芯片，便可充分利用其小巧封装的优点，提供所需电压及电压缓冲，满足不同应用方案的不同要求。

《图八终端伽玛参考电压缓冲电路的设计》

为所有分接头接点提供缓冲

若纯以效能来说，最理想的解决方案应该能为所有分接头接点提供缓冲。(图九)显示此种能为所有分接头接点提供缓冲之电路。该电路的优点是行驱动器的电阻串与印刷电路板上的电阻串完全隔离。利用干线到干线的双组装运算放大器驱动VGMA1及VGMA10（U1及U10）的电压，也可利用两个四重组装运算放大器驱动VGMA2至VGMA9（U2至U9）的电压。该设计只需采用一个干线到干线的双组装运算放大器，而且可以输出标准电压的运算放大器大致上不会太贵，因此驱动所有伽玛参考电压的成本与只驱动终端伽玛参考电压的成本相差不大。

《图九可为所有伽玛参考电压提供缓冲之设计》

低摆幅差动讯号传输（RSDS）技术的平面显示器提供一系列齐备的系统解决方案。RSDS技术不但可以减低功率消耗及电磁干扰，比传统的晶体管晶体管逻辑（TTL）接口优越，而且也适用于各种越趋小巧的电路板，有助减少组件数目，节省系统成本。(图十)显示平面显示器的基本系统方块图。

《图十薄膜晶体管液晶显示器芯片》