摘要: LCD偏置电源芯片MAX749能产生液晶显示器所需的负电压,本文介绍了它的性能和具体应用,以及在选择外围元件时应注意的几个问题。
关键词: MAX749;LCD偏置电压;DC-DC变换
概述
LCD液晶显示器具有功耗低、寿命长、无辐射、不易引起视疲劳等优点,正在被广泛应用于仪表、家用电器、计算机、医疗仪器及交通和通信领域。液晶显示驱动器通过对其输出到液晶显示器件电极上的电位信号进行相位、峰值、频率等参数的调制来建立交流驱动电场,以实现液晶显示器件的显示效果,这就需要一个驱动电源。液晶的驱动是通过建立一定电压的电场来实现的,为了保证驱动器的控制信号能够与控制系统的信号电平兼容,驱动器的逻辑电源都使用了CMOS芯片的逻辑电源,该电源也作为液晶的驱动电源的一侧。但凭这个电源使点阵液晶显示器件产生显示效果是不够的,需要有更大的驱动电压Uee。
为了获得这个电压,驱动器还需要一个液晶驱动电源,其电压范围通常要求在-16V ~ -20V之间,另外,多数LCD还需要一个负的对比度调节电压Uadj ,其电压范围也在-16V ~ -20V之间。一般的智能仪表系统的电源电压为+5V,±12V或±15V,不能满足LCD的负电压要求,我们可以利用DC-DC变换器从逻辑电源转换生成负电源。由于液晶可以等效成一个电容,属电压型驱动,耗电流较小,所以DC-DC变换器所需的工作电流比较小,可以直接使用IC驱动。MAX749就是一个专门用来产生LCD负电压的电源变换器件。
MAX749为倒相式PFM开关稳压,输入电压 +2V至 +6V,即可产生负的LCD偏置电压,输出电压可达-100V以上,可通过内部数模转换器进行调节,或通过一个PWM信号或电位器进行调节。MAX749采用独特的电流控制方案,既减小了静态电流,又提高了效率。关断方式下,静态电流仅为15mA。MAX749在关断方式下仍保持DAC的设定值,简化了软件控制。MAX749内部电路原理及引脚见图1。
用MAX749产生负电压
用MAX749产生负电压时,外部电路可以用P沟道MOSFET驱动;也可以用PNP晶体管驱动;输人电压可以利用按键进行数字调节,也可以利用电位计连续调节输出电压。
用MOSFET驱动、数字调节输出
用MOSFET驱动可以输出较大的电流与电压,转换效率也较高,其电路图如图2所示。输出电压的满量程(-UOUT(MAX))由电阻RFB决定,在满量程范围内由内部64步计数器实现满量程33%到l00%的输出。
初始上电或复位后,计数器复位为中间值32,输出UOUT= RFB×13.33mA,之后ADJ每来一个上升脉冲,计数器便加l,输出电压增加RFB ×0.208mA;到达满量程输出 UOUT(MAX) 时再来一个脉冲时计数器复位到零,输出电压变为最小,UOUT= RFB×6.67mA,之后ADJ来一个脉冲输出电压又增加RFB×0.208mA。如此循环进行,即可方便地实现输出电压的数字调节。
由上可知,除了在关闭状态,其它情况下输出均不为零,输出最小电压UOUT= RFB×6.67mA,这有利于系统的设计与使用。
用PNP管驱动、电位计调节输出
从成本方面考虑,PNP管比MOSFET经济,而电位器可以实现输出电压的连续调节,其电路如图3所示。
如果系统要求输出电压范围为UMIN~UMAX,则可根据下式确定R1、R2的值:
R1= UMIN /13.33mA
R2= UMAX/l3.33mA-R1
当电位计值为0时,对应UMIN;当电位计值为R2时,对应UMAX。电位计阻值变化时,输出电压的连续变化。
元件的选择
在使用MAX749产生负电压时要注意元件的选择,这里特别说明几点:
(1)晶体管:可以用P沟道MOSFET或PNP晶体管。前者经济,使用简单,后者能提供更大电流,且转换效率较高,但往往需要较高的输入电压(通常要求 +5V或 +5V以上)。如使用8550三极管,可以提供较大的输出电流。
(2)RSENSE:RSENSE是一个小电阻,可以用一小段电阻丝代替,但不能直接短路。RSENSE的大小与输出电流成反比关系,因此可根据电流需要确定RSENSE的最大值,但为了保证转换效率,不宜取得过小。一般在输出电压为-24V的情况下,要求输出电流为0.5A左右时,可取RSENSE =0.25W,输出电流为0.8A左右时,可取RSENSE =0.2W。
(3)RBASE :RBASE应足够小以保证晶体管能处在饱和状态,但RBASE太小又降低了转换效率,通常取160W~470W之间。
(4)其它:电感L在22~l00mH之间,通常取47mH,为提高效率,电感的内阻要小,最好在300mW以下;二极管可用IN5817 ~ IN5822系列;CCOMP取决于RFB及电路布局,通常在100pF ~ l0nF之间。
结语
通过在实际系统中的使用,可以证明,利用MAX749产生LCD所需的偏置电压具有转换效率高且容易调节的优点,同时,它又是一种成本低、使用方便的电源芯片,在使用LCD的产品中具有广泛的应用前景。■
参考文献
1. 李维堤,‘液晶显示技术’,电子工业出版社,2000.
2. MAX I M产品数据手册,美信集成产品公司,1999.