新型IC簡化大平面顯示器設(shè)計(jì)

簡介

平面顯示器無處不在。不論是在家里，辦公室或是商店里的終端設(shè)備，甚至在汽車上，都可以看到平面顯示器。平面顯示器最常見的一個(gè)應(yīng)用就是彩電，尤其是大于22英寸 (并趨向40英寸) 的大平面彩電。在這個(gè)領(lǐng)域，舊式的陰極射線管 (CRT) 技術(shù)面臨新技術(shù)的挑戰(zhàn)。其中最值得一提的就是薄膜晶體管液晶顯示器 (TFT LCD) 和等離子體平面顯示器 (PDP)。

當(dāng)然，CRT 由于它的高分辨率，寬灰度范圍以及可顯示無贗像的動(dòng)作能力等特點(diǎn)，仍然是目前大屏幕顯示器的主導(dǎo)者。然而，非 CRT 顯示器的性能，如 TFT LCD 和 PDP 技術(shù)不斷的進(jìn)步提供給用戶極大的方便，它們超薄、流線的外型，以及更輕的重量，使之可以掛在墻上。不過，這些新型顯示器的生產(chǎn)成本還很高，因此售價(jià)也偏高。然而，TFT LCD 不斷在各個(gè)方面改善了性能：可讀性、響應(yīng)時(shí)間、以及驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)。另外，許多擁有大生產(chǎn)設(shè)備的半導(dǎo)體公司都相信，通過采用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)施，它們可以清償生產(chǎn)成本，因此生產(chǎn)成本會(huì)顯著下降。目前，32 英寸和 40 英寸 TFT LCD 顯示器已經(jīng)投產(chǎn)，54 英寸的顯示器已有樣品演示。

TFT LCD 的歷史

液晶是由奧地利的植物學(xué)家 Fredreich Rheinizer 于 1888 年發(fā)現(xiàn)的。在 60 年代中期，科學(xué)家證實(shí)液晶在被外部電荷激勵(lì)后，通過晶體的光線會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。早期的原型極不穩(wěn)定，無法量產(chǎn)，但是所有這一切被一個(gè)英國的研究人員改變了，他帶來了穩(wěn)定的液晶材料--聯(lián)苯。

TFT LCD 是一種三層結(jié)構(gòu)，液晶層是填充在兩個(gè)玻璃層之間。一個(gè)玻璃層是 TFT玻璃，它具有與像素顯示相同數(shù)量的 TFT。第二層是色彩濾波器玻璃層，它具有一個(gè)色彩濾波器用來產(chǎn)生色彩。液晶層依據(jù)色彩濾波器玻璃層與 TFT 玻璃層之間電壓的不同而移動(dòng)。由背光產(chǎn)生的光量由液晶層的移動(dòng)量決定而產(chǎn)生色彩。一個(gè)正確 LCD 平面顯示器的工作原理，需要如下三種電壓：

　　1. AVDD是用于驅(qū)動(dòng) TFT 的高的電壓/電流輸出。
　　2. VON是使 TFT 偏壓的高電壓輸出，也就是導(dǎo)通電壓。
　　3. VOFF是使 TFT 反向偏壓的反向電壓輸出，也就是關(guān)斷電壓。

新型四輸出穩(wěn)壓器專用于TFT LCD平面顯示器

LT1943 四輸出可調(diào)開關(guān)穩(wěn)壓器可提供功率給大尺寸的 TFT LCD 平面顯示器。這個(gè)器件采用了小外型 28 腳耐熱增強(qiáng)型 TSSOP 封裝，可以產(chǎn)生 3.3V 或 5V 邏輯電壓，同時(shí)具有 TFT LCD 所需的三輸出電源。輸入電壓工作范圍在 4.5V 到 22V，降壓型穩(wěn)壓器提供一個(gè)低電壓輸出 VLOGIC 和高達(dá) 2A 的電流。高功率升壓型轉(zhuǎn)換器和一個(gè)反向轉(zhuǎn)換器提供 LCD 平面顯示器所需的三個(gè)獨(dú)立輸出電壓 AVDD, VON 和VOFF。高側(cè) PNP 提供 VON 信號的延時(shí)導(dǎo)通，它可以處理高達(dá) 30mA 的電流。

保護(hù)電路保證在 4 個(gè)輸出中任何一個(gè)降到低于正常電壓的 10%，VON 則不工作。所有開關(guān)與內(nèi)部 1.2MHz 時(shí)鐘同步，允許使用小外型的電感器和陶瓷電容器。電流模式結(jié)構(gòu)提供優(yōu)良的瞬變響應(yīng)。而且，為了達(dá)到最佳的靈活性，所有輸出都是可調(diào)的。LT1943 另外一個(gè)非常重要的特點(diǎn)是它的輸入電壓范圍在 4.5V 到 22V，這允許 AC 適配器可以大于 5V，以驅(qū)動(dòng)更大的平面顯示器。這一點(diǎn)是非常重要，因?yàn)?5V AC 適配器有粗的電纜，才能處理相應(yīng)功率級別，但是這些電纜具有內(nèi)在的高電壓降，它會(huì)導(dǎo)致輸出調(diào)制下降到低于指定的水平，進(jìn)而使顯示器失效。較高的電壓 AC 適配器 (比如說 19V) 有細(xì)得多的電纜線和較小的壓降，可對顯示器提供較佳的穩(wěn)壓性能。

LT1943 工作原理

LT1943 是一個(gè)高度集成的電源 IC，包括 4 個(gè)獨(dú)立的開關(guān)穩(wěn)壓器。所有這 4 個(gè)開關(guān)都具有頻率折返和使用電流模式控制的各自振蕩器，每個(gè)開關(guān)電源方框圖如圖 2 所示。開關(guān)穩(wěn)壓器 1 包括降壓型穩(wěn)壓器和 2.4A 的電流限制。開關(guān)穩(wěn)壓器 2 是一個(gè)升壓型穩(wěn)壓器，并具有一個(gè) 2.6A 的電流限制。開關(guān)穩(wěn)壓器 3 和 4是 0.35A 的升壓型穩(wěn)壓器。開關(guān)穩(wěn)壓器 4 具有兩個(gè)反饋引腳 (FB4 和 NFB4)，能夠直接調(diào)整正極或負(fù)極輸出電壓。

當(dāng)電源應(yīng)用于 VIN 時(shí)，RUN-SS 引腳開始充電，當(dāng)其電壓達(dá)到 0.8V，開關(guān) 1 使能。RUN-SS 引腳是用于軟啟動(dòng)并可以限制 VLOGIC 的爬升速率。在 RUN-SS 引腳中使用較大的電容器將導(dǎo)致 VLOGIC 啟動(dòng)變得更慢。開關(guān)穩(wěn)壓器 2，3 和 4 受到 BIAS 引腳的驅(qū)動(dòng)，它與 VLOGIC 必需連在一起。VLOGIC 是第一個(gè)進(jìn)入的，當(dāng)它達(dá)到 2.8V 時(shí)，SS-234 引腳將開始充電，以使能開關(guān) 2，3 和 4。這時(shí) AVDD 和 VOFF 將上升，爬升速率取決于與 SS-234 引腳所連接的電容大小。當(dāng) AVDD 達(dá)到接近其可編程電壓的 90% 時(shí)，PGOOD 腳將退至低位。當(dāng)所有的輸出都達(dá)到它們可編程電壓的 90% 時(shí)，CT 定時(shí)器將觸發(fā)，20uA 電流源開始對 CT 引腳充電。當(dāng) CT 引腳達(dá)到 1.1V 時(shí)，輸出分離 PNP 開啟，連接 VON。當(dāng) 4 個(gè)輸出中的任何一個(gè)降到低于額定電壓的 10%，平面保護(hù)電路將推動(dòng) CT 引腳接地，停止 VON。這可以防止TFT顯示器承受 VON 浪涌電流，該浪涌電流會(huì)導(dǎo)致整個(gè)顯示器被突然點(diǎn)亮，這有可能損壞顯示器。

結(jié)論

不管是哪種平面顯示技術(shù)將成為主導(dǎo)，平面顯示技術(shù)的新紀(jì)元必將滲透于生活的各方面。在未來的幾年，CRT 還將主導(dǎo) 電視機(jī)市場，但它們的讓位已是不可避免。在 TFT LCD 成為主流之前，它還能持續(xù) 3 到 5 年，TFT LCD 的主要問題是要將其制造成本進(jìn)一步降低，但是恰當(dāng)電源所需的 IC 已經(jīng)在使用。LT1943 是最近的例子，它具有高集成度，是目前市場上可為 TFT LCD 設(shè)計(jì)者帶來的緊湊和安全的電源解決方案。