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中华屏逻辑板MAX8728电源电路分析

中华屏逻辑板MAX8728电源电路分析

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  MAX8728是输出最多可达五路的DC/DC变换器,本机有一路从(20)脚输出的未用,而直接将正电荷泵的输出至升压整流电路,变为24V输出。芯片来自逻辑板时序控制器信号(4)脚,来自屏的使能信号(28)脚,来自外部的ON/OFF控制信号(11)脚,均未用。其输出四组电源是:
  
  ①3.3V数字电路工作电源(步降稳压器)
  
  ②13.5V源极驱动电源(步升稳压器)
  
  ③24V门极驱动电源(正电荷泵稳压器)
  
  ④-6V门极关断电源(负电荷泵稳压器)

      逻辑板电源的一般组成如下图:

逻辑板电源

  下面就各部分电路分开说明
  
  1)3.3V数字电路工作电源

      下图是3.3V电源的电路,图中步降压稳压器器由带有栅极驱动的内部n沟道MOSFET、无损耗电流检测网络、限流比较器以及PWM控制模块组成。外部功率级则由肖特基二极管整流器、电感以及输出电容组成。通过改变高边MOSFET(Q1)的占空比调节输出电压。LX1与BST之间连接一只0.1μF(C506)电容构成自举电路,当Q2导通时,给C506充电,大约可充至8V,作为Q1高边栅极驱动电路供电。改变R506的值,可调整输出电压值的高低.

3.3V电原理图

  2)13.5V源极驱动电源
  
  电路如下图所示,升压是由MAX8728芯片内的步升稳压器进行PWM调节,控制Q3输入的脉冲占空比,稳定输出电压,L502和D506分别是升压电感和升压二极管,输出电压的大小由R513和R514的分压比确定。
  
  Q504是Q505是确保屏的上电时序,因为芯片内原时序控制未用。从图中可见,只有当芯片工作电源3.3V工作后,Q505才导通,使Q504的基极电位拉低,而饱和导通,从而输出13.5V。
  
  Q503的作用,是使Q3能实现软起动,以减少对屏的电磁干扰。

13.5V电原理图

  3)24V门极驱动电源-正电荷稳压器
  
  正电荷泵调节器通常为TFTLCD栅极驱动器IC提供正电源电压。输出电压可通过输出端和GND之间的外部电阻分压器(R525、R524)设置,该电阻分压器的中点连接至FBP。电荷泵级数和反馈分压器的设置确定了正电荷泵稳压器的输出电压。
  
  电荷泵包括高边p沟道MOSFET(P1)和低边n沟道MOSFET(N1),控制功率的传输,如下图所示。误差放大器将反馈信号(FBP)与2.0V内部基准进行比较。如果反馈信号低于基准电压,则电荷泵在振荡器时钟的上升沿导通P1、断开N1,向飞电容(C527和C528)充电荷。如果C527和C528的电压大于对应的储能电容(C529和C537)的电压,则向储能电容传递电荷,直到连接在飞电容与储能电容之间的二极管断开为止。在振荡器的下降沿断开P1、导通N1,通过连接在飞电容(C527和C528)与储能电容(C529和C537)之间的二极管对飞电容充电。当振荡器时钟的上升沿到来时,如果反馈电压高于基准电压,则调节器忽略该时钟沿,并保持N1导通、P1关断。
  
  正电荷泵的启动延时可以通过DEL与GND之间的外部电容器C520设置(见图6),当EN和SHDN为逻辑高电平时,内部恒流源开始向DEL电容充电,负电荷泵达到稳定,GATE变为低电平。当DEL电压大于VREF/2时,正电荷泵使能。每次使能时,内部基准电压从0阶跃变化到2V,共分128级,使正电荷泵经历一个软启动过程。软启动时间为3ms(典型值),在此期间禁止FBP故障检测。软启动可以有效限制启动过程的浪涌电流。MAX8728监视FBP电压以判断是否处于欠压状态。如果VFBP始终低于其标称稳压点的80%,并持续了大约50ms,MAX8728将置于故障闭锁,关闭VL、REF以外的所有输出,同时关断降压调节器。

正电荷泵稳压器的原理框图

  4)-6V门极关断电源-负电荷泵稳压器
  
  负电荷泵稳压器通常用于为TFTLCD栅极驱动IC提供负电源。通过输出端与REF之间的电阻分压网络(R524、R525)设置输出电压,电阻分压网络的中点接FBN。电荷泵级数和反馈分压网络的设置确定了负电荷泵输出,电荷泵控制器包括高边p沟道MOSFET(P2)和低边n沟道MOSFET(N2),以控制功率传输,如下图所示。
  
  误差比较器将反馈信号与250mV的内部基准进行比较。如果反馈信号大于基准电压,则电荷泵稳压器在振荡器时钟的上升沿导通N2、断开P2,飞电容(C522)向储能电容(C523)传送电荷。在振荡器时钟的下降沿断开N2、导通P2,并通过连接在飞电容(C522)与储能电容(C523)之间的二极管对飞电容(C522)充电。当振荡器的上升沿到来时,如果反馈信号小于基准电压(输出处于稳压状态),则调节器忽略该时钟沿,并保持P2导通、N2关断。
  
  SHDN和EN为逻辑高电平、并且降压稳压器达到稳压状态时,负电荷泵使能。每次使能后,内部基准从2V缓慢地阶跃下降至250mV,共128级阶跃台阶,使负电荷泵经历一个软启动过程。软启动时间为3ms(典型值),在此期间禁止FBN故障检测功能。软启动有效限制了启动过程的浪涌电流。MAX8728还监视FBN电压,判断是否处于欠压状态。如果VFBN始终大于600mV,并持续了大约50ms,MAX8728将置于故障闭锁,关断VL、REF以外的所有输出,同时关断降压稳压器。

6V门极关断电源-负电荷泵稳压器




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