TFT-LCD低功耗多输出电源管理芯片的研究与实现

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由于TFT-LCD的高清晰度、高分辨率、低功耗、低工作电压使得其应用前景非常广阔，其供电电源解决方案日益趋向集成化，但设计空间、成本、工作效率、稳定性、瞬态响应特性都严重影响性能的进一步提高，且影响TFT-LCD画面显示质量，本文着力于研究TFT-LCD的低功耗多输出集成供电方案的环路稳定性、工作模式、尺寸大小及提高TFT-LCD画面质量的电源理论和方法，提出TFT-LCD单片集成供电电源的系统架构，其主要包括Boost DC-DC，buck DC-DC，可调输出多模式低纹波电荷泵，低静态电流LDO，高性能轨对轨运算放大器，门宽调制控制器GPM，极大地提高了供电系统的集成度，减小了尺寸，降低了设计成本。研究成果包括：
　　 1.采用全占空比区间的分段线性斜坡补偿电路使得斜坡补偿电路在不同的占空比区间具有不同的工作斜率，极大地改善了DC-DC的稳定性和带载能力，有效地减小了斜坡补偿对系统带载能力和瞬态响应的负面影响。
　　 2.为了TFT-LCD供电方案设计成本和尺寸的减小，设计了一种新颖的适用于Buck型DC-DC的驱动电路，在芯片内部采用一个电荷泵和自适应死区时间控制逻辑的驱动电路，有效地提高了驱动效率。
　　 3.为了能够有效地满足TFT-LCD的外围数字驱动电路的供电需求，采用一种双重自适应补偿结构的低静态电流的LDO线性稳压器，该补偿技术能够产生两个随负载变化的零点以抵消不同负载条件下的极点变化带来的影响，从而保证系统的稳定性，该补偿技术几乎不消耗电流，有效地降低了系统的功耗。
　　 4.针对TFT-LCD的供电电源的需求，设计中提出可调输出多模式低纹波电荷泵，作为TFT-LCD栅极驱动电路的供电电源，有效地降低了系统的EMI，提高了TFT-LCD的画面质量，根据负载大小采用不同的工作模式，降低了系统功耗。
　　 5.提出电荷泵简便的环路稳定性验证方法，对于电压回路，将可调输出电荷泵的功率管等效为压控电流源进行线性化，泵电容用电压源代替，可以得到波特图进行验证。
　　 6.应对TFT-LCD闪烁现象产生的机制，论文中提出了门宽调制控制器GPM和高压开关控制器，设计中采用输出延时可调和下降斜率可调控制环路，有效地避免了TFT-LCD栅驱动走线的寄生电容引起的闪烁现象，极大地提高了TFT-LCD的画面质量。
　　 7.为了避免由于跳转或栅寄生电容引起的电压突变导致的闪烁现象，设计一种轨对轨高性能运算放大器，用于驱动TFT-LCD的公共电极，该运算放大器的输出级采用CLASS AB结构，其中含有压摆率增强电路，增强了瞬态响应速度，增加了短路限流保护电路，从而提高了系统应用的安全性。

著录项

作者
叶强;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科电路与系统
授予学位博士
导师姓名许录平,来新泉;
年度 2009
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类微处理机;
关键词
集成电源管理; 环路稳定性; 工作模式; 画面质量; 单片集成; 供电电源; 线性稳压器;

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