原标题：基于TPS65105的TFT-LCD电源设计方案

基于TPS65105升压式DC/DC变压器的TFT-LCD电源设计方案

引言

随着科技的飞速发展，TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）因其高清晰度、低功耗和长寿命等优点，在家电、汽车、工业控制及便携式设备等领域得到了广泛应用。然而，TFT-LCD的复杂驱动电路和背光系统对电源设计提出了较高的要求。TPS65105作为一款专为TFT-LCD设计的混合式DC/DC变换器集成电路芯片，以其高效、稳定、多输出的特性，成为TFT-LCD电源设计的理想选择。本文将详细阐述基于TPS65105的TFT-LCD电源设计方案，包括主控芯片型号、设计原理、实现过程及性能评估。

主控芯片型号及作用

主控芯片型号：TPS65105

TPS65105是德州仪器（Texas Instruments, TI）公司推出的一款专为TFT-LCD显示器供电设计的混合式DC/DC变换器集成电路芯片。该芯片集成了多种电源管理功能，能够提供三路独立的输出电压，满足TFT-LCD显示器对多种电压的需求。

主要作用：

1. 三路独立输出电压：TPS65105能够输出三路独立的电压，包括主输出电压（用于LCD驱动源）、负输出电压（用于LCD负栅极驱动器）和正输出电压（通过电荷泵提供，用于LCD正栅极驱动器）。这种多输出设计极大地简化了电源设计，提高了系统的集成度和可靠性。

2. 高效升压转换：芯片内部的主输出Vol是一个固定频率（高达1.6 MHz）的PWM升压式DC/DC变压器，能够将输入电压转换为LCD驱动源所需的电压。这种高效升压转换技术不仅提高了电源转换效率，还减小了外部元件的尺寸和成本。

3. 电荷泵电路：TPS65105内部集成了完整的电荷泵电路，能够输出可调节的正电压和负电压。电荷泵电路利用电容进行能量转换，无需电感，因此具有体积小、成本低、电磁干扰小的优点。

4. VCOM缓冲器：为了为LCD背光板提供稳定的供电电压，TPS65105内部还集成了一个VCOM缓冲器。该缓冲器能够稳定输出电压，确保LCD背光板的正常工作。

5. 保护功能：为了确保系统的安全稳定运行，TPS65105具有输出过流、过热和短路保护功能。当任何一路输出出现过流、过热或短路时，芯片会自动进入关闭模式，防止损坏。

6. 软启动和上电顺序控制：TPS65105具有软启动功能，能够减小上电时的电流冲击。同时，该芯片还具有上电顺序控制功能，确保TFT-LCD的逻辑电压先于驱动电压上电，避免液晶工作不稳定的情况。

设计原理与实现

设计原理：

基于TPS65105的TFT-LCD电源设计方案主要围绕以下几个方面展开：

1. 输入电压处理：TPS65105的输入电压范围为2.7V至5.8V，通常使用5V电源作为输入。输入电压经过滤波处理后，进入TPS65105的输入端。

2. 电压转换与输出：TPS65105内部的主输出Vol通过PWM升压转换，将输入电压转换为LCD驱动源所需的电压。同时，电荷泵电路产生正电压和负电压，分别供给LCD的正栅极驱动器和负栅极驱动器。VCOM缓冲器为LCD背光板提供稳定的供电电压。

3. 保护与控制：TPS65105具有多种保护功能，包括输出过流、过热和短路保护。此外，通过控制芯片的使能引脚（ENR和EN），可以实现软启动和上电顺序控制，确保TFT-LCD的稳定工作。

实现过程：

1. 电路设计与元件选型：根据TPS65105的数据手册，设计合适的电路图，并选择合适的外部元件，如电感、电容、电阻等。特别需要注意的是，由于TPS65105的电荷泵开关频率高达1.6 MHz，因此可以选择价格较低、体积较小的电容（如220 nF）。

2. PCB布局与布线：在PCB设计中，需要特别注意电源线和信号线的布局与布线，以减少电磁干扰和噪声。同时，要确保TPS65105及其外部元件的散热良好，避免过热损坏。

3. 软件编程与调试：对于需要软启动和上电顺序控制的场合，可以通过编写控制程序来实现。程序可以通过控制TPS65105的使能引脚（ENR和EN），以及监测电源状态引脚（如PG）来实现软启动和上电顺序控制。在调试过程中，需要使用示波

   器、万用表等工具，对输出电压、电流进行监测，确保各项指标符合设计要求。

4. 性能评估与优化：在完成电路设计与调试后，需要对电源模块进行性能评估。这包括测量输出电压的精度、稳定性、纹波电压等指标，以及验证保护功能是否有效。如果发现性能不满足要求，需要进一步优化电路设计或调整元件参数。例如，可以通过改变电感的值来调整输出电压的纹波，或者增加滤波电容来减小噪声干扰。

5. 系统集成与测试：将基于TPS65105的电源模块集成到TFT-LCD显示系统中，并进行整体测试。测试内容包括显示效果、功耗、稳定性等方面。通过调整电源模块的参数，使TFT-LCD显示系统达到最佳工作状态。

详细电路设计

1. 输入电路

输入电路主要包括滤波电容和输入保护电路。滤波电容用于滤除输入电压中的高频噪声，提高电源的抗干扰能力。输入保护电路则用于防止输入电压过高或过低对芯片造成损害。通常，可以在输入端并联一个瞬态电压抑制二极管（TVS）和一个保险丝，以提供过压保护和过流保护。

2. 升压电路

升压电路是TPS65105的核心部分，包括PWM控制器、功率MOSFET、电感、输出电容等元件。PWM控制器根据反馈电压与参考电压的差值，调节功率MOSFET的导通时间，从而控制电感中的电流变化，实现电压的升压转换。输出电容则用于平滑输出电压，减小纹波电压。

3. 电荷泵电路

TPS65105内部的电荷泵电路通过开关电容的方式，将输入电压转换为正电压和负电压。电荷泵电路的设计相对简单，主要关注电容的选型和开关频率的设置。电容的容量和耐压值需根据输出电压和电流的要求进行选择，而开关频率则直接影响输出电压的纹波和效率。

4. VCOM缓冲器电路

VCOM缓冲器电路用于为LCD背光板提供稳定的供电电压。该电路的设计需考虑VCOM电压的精度和稳定性要求。通常，可以通过调整VCOM电压的反馈回路和输出电容的容量，来优化VCOM电压的性能。

5. 保护与控制电路

保护与控制电路包括过流保护、过热保护和上电顺序控制等功能。过流保护和过热保护通常通过监测输出电流和芯片温度来实现，当超过设定阈值时，自动切断电源输出。上电顺序控制则通过控制芯片的使能引脚来实现，确保TFT-LCD的逻辑电压先于驱动电压上电。

结论

基于TPS65105的升压式DC/DC变压器为TFT-LCD电源设计提供了高效、稳定、多输出的解决方案。通过合理的电路设计和元件选型，可以实现高质量的电源输出，满足TFT-LCD显示器对电源的各种需求。此外，TPS65105的多种保护功能和软启动特性，进一步提高了系统的可靠性和稳定性。在实际应用中，可以根据具体需求对电路设计进行优化和调整，以达到最佳的性能和成本效益。