隨著消費(fèi)者對(duì)平板視覺體驗(yàn)的追求不斷提升，當(dāng)前市場(chǎng)上一代平板電腦的 LCD 屏幕在尺寸、分辨率和刷新率等規(guī)格方面均有顯著提高。這些變化給 LCD 偏壓供電電路的設(shè)計(jì)帶來了越來越大的挑戰(zhàn)。下面我們將詳細(xì)探討這些挑戰(zhàn)以及安世公司出品的 NEX10001 偏壓芯片是如何應(yīng)對(duì)的。

平板電腦不同分辨率下對(duì)偏壓 IC 的電流要求

從相關(guān)數(shù)據(jù)中我們可以看到，在 3K LCD 屏幕的情況下，對(duì)偏壓 IC 的平均電流要求達(dá)到了 220mA，而峰值電流更是高達(dá) 450mA。這一數(shù)據(jù)直觀地反映出了高分辨率 LCD 屏幕對(duì)偏壓供電電路的高電流需求。

NEX10001 應(yīng)對(duì)更大平均電流的策略

我們以安世公司的 NEX10001 為例，來看看它是如何應(yīng)對(duì)高清 LCD 屏幕的供電挑戰(zhàn)的。在平板電腦 LCD 屏幕系統(tǒng)中，NEX10001 PMIC 芯片需要為顯示驅(qū)動(dòng)芯片（DDIC）提供合適的正負(fù)電壓 VPOS 和 VNEG。DDIC 負(fù)責(zé)處理主機(jī)通過 MIPI 傳送來的顯示信息，并控制下級(jí)的驅(qū)動(dòng)模塊，終實(shí)現(xiàn)平板電腦 LCD 畫面的顯示。隨著分辨率的提高，可能需要多顆 DDIC 級(jí)聯(lián)來驅(qū)動(dòng)更多的顯示像素，這對(duì)偏壓芯片的供電能力和轉(zhuǎn)換效率提出了更高的要求。

NEX10001 內(nèi)部采用了低至 100 毫歐的功率管，這一設(shè)計(jì)使得它在輕載模式下能夠達(dá)到大于 85% 的效率。即使在滿載 220mA 的情況下，芯片依然可以保持 82% 的效率。這種高效的設(shè)計(jì)能夠有效地降低功耗，提高電池的使用時(shí)間，同時(shí)也減少了發(fā)熱對(duì)設(shè)備性能的影響。

NEX10001 應(yīng)對(duì)更大瞬態(tài)電流的方法

高清 LCD 屏幕模組的負(fù)載電流會(huì)呈現(xiàn)出極大的瞬態(tài)變化，峰值電流高達(dá) 450mA。NEX10001 通過內(nèi)部可調(diào)的 headroom 和配置合適的輸出電容，實(shí)現(xiàn)了的動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果。

• 內(nèi)部可調(diào)的 headroom：NEX10001 的 Boost 升壓輸出電壓 VREG 可以根據(jù)輸出電壓值自動(dòng)調(diào)節(jié)。Headroom 電壓指的是 VREG 與 VPOS 或 VNEG 的差值電壓。NEX10001 默認(rèn)的 headroom 電壓值為 500mV，芯片可以通過上電賦值 0x03 寄存器的 Bit5 和 Bit4 位來改變 headroom 的電壓。更高的 headroom 電壓可以提高輸出的動(dòng)態(tài)性能，使得芯片能夠更好地應(yīng)對(duì)瞬態(tài)電流的變化。
  

  

  
  

  

  
  

  

• 輸入輸出電容選擇：高清 LCD 屏幕模組的瞬態(tài)抽載電流雖然很高，但其脈沖時(shí)間卻很短，一般在 5us 以內(nèi)。通過適當(dāng)增加輸出電容值，可以讓負(fù)載瞬態(tài)峰值電流由輸出電容短暫提供，避免 NEX10001 觸發(fā)限流保護(hù)。以高清平板電腦中 NEX10001 的應(yīng)用波形為例，VNEG 的瞬態(tài)負(fù)載脈沖電流為 350mA。在 VNEG 適當(dāng)增加 10uf 電容后，經(jīng)由 NEX10001 的 VNEG 負(fù)載脈沖電流減少為 119mA。這表明增加輸出電容能夠有效地降低芯片的電流負(fù)擔(dān)，提高其穩(wěn)定性。
  

  

  
  △ VNEG 瞬態(tài)峰值電流值 350mA
  

  

  
  △ VNEG 輸出電容增加 10uF, 瞬態(tài)峰值電流值 119mA
• 的動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果：從 NEX10001 的 Headroom 配置在 600mV，C_REG 選用 22uF，C_OUTN 選用 10uF 和 22uF 并聯(lián)的瞬態(tài)峰值電流動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果來看，NEX10001 在 380mA / 420mA / 450mA 三種瞬態(tài)峰值負(fù)載電流下，正端和負(fù)端的紋波電壓都在 300mV（<5% 輸出電壓）以內(nèi)。這說明 NEX10001 能夠很好地滿足高清 LCD 屏幕的大電流驅(qū)動(dòng)需求，并能有效地將輸出紋波壓制在理想范圍內(nèi)，保證了屏幕顯示的穩(wěn)定性和質(zhì)量。