CXLC89118 多通道TFT-LCD DC/DC转换器 | 升压/LDO/GPM/VCOM/VGH | 15V/2A
CXLC89118 集成多通道 DC/DC 转换器
型号：CXLC89118
封装：VQFN-24L（4×4mm）
版本：Rev 1.0
产品概述
CXLC89118 是一款高度集成的多通道 DC/DC 转换器，专为 TFT‑LCD 面板的完整电源需求设计。单芯片集成：
- 高性能电流模升压稳压器（内置 16V/2A/0.2Ω N‑MOSFET，最高输出 15V）
- 低压差线性稳压器（LDO，350mA）
- 栅极脉冲调制器（GPM）
- VCOM 缓冲运算放大器（140mA 短路电流，12V/µs 压摆率，12MHz 带宽）
- VGH 电荷泵控制器（可编程栅极导通电压）
- 可编程电压检测器（复位输出）
输入电压范围 2.5V～5.5V，升压开关频率可选 640kHz 或 1.2MHz，支持使用超小电感和陶瓷电容。GPM 由时序控制器（TCON）的帧信号控制，可调制栅极导通电压（VGHM）以补偿闪烁，并可编程上电延时和下降时间。芯片集成软启动、过流保护、欠压保护、过温保护等完善保护机制，采用 VQFN‑24L（4×4mm）封装，适用于液晶电视、显示器、平板电脑等 TFT‑LCD 面板。
主要特点
| 功能模块 | 关键参数 |
|---|---|
| 升压转换器 | 15V/2A，640k/1.2MHz，效率 >90% |
| LDO 稳压器 | 350mA 输出，压降 450mV@350mA，可调 1.5V ~ (VIN‑0.5V) |
| GPM 控制器 | 闪烁补偿 + 上电时序控制 |
| VCOM 缓冲器 | 140mA 短路电流，12V/µs 压摆率，12MHz 带宽 |
| VGH 电荷泵 | 可编程栅极导通电压（外部反馈电阻） |
| 电压检测器 | 可编程阈值和延时（tD = 120k × CD） |
| 输入范围 | 2.5V ～ 5.5V |
| 保护机制 | OCP（2A 峰值）、UVP、OTP（170°C）、UVLO |
典型应用电路
- 输入电容：10µF
- 升压电感：4.7µH
- 升压输出电容：4.7µF × 3
- 反馈分压电阻（R1/R2）设定 AVDD
- COMP 补偿网络：R3=56kΩ，C3=1nF
- 软启动电容：27nF（典型值）
- LDO 部分：LDOI 输入 3.3V，ADJ 分压设定输出
- GPM 部分：VDPM 电容设定上电延时，VFLK 接帧信号
- VCOM 缓冲器：单位增益驱动，OPAI 输入，OPAO 输出
- 电压检测器：VDIV 外接电阻分压，CD 电容设定复位延时
（参考方框图：升压 PWM 控制器 + LDO + GPM + VCOM 缓冲器 + VGH 电荷泵 + 电压检测器 + 保护电路）
极限参数（Absolute Maximum Ratings）
| 参数 | 最小值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| VIN | -0.3 | 6.5 | V |
| LX | -0.3 | 16 | V |
| VGH, VGHM, RE | -0.3 | 30 | V |
| AVDD | -0.3 | 16 | V |
| VGH‑AVDD, VGHM‑AVDD | -0.3 | 20 | V |
| OPAI, OPAO, DRVP | -0.3 | VAVDD+0.3 | V |
| LDOI | -0.3 | 6.5 | V |
| 功耗（TA=25°C） | — | 1.786 | W |
| 热阻 θJA（VQFN-24L） | — | 56 | °C/W |
| 结温范围 | -40 | 150 | °C |
| 存储温度 | -65 | 150 | °C |
| ESD（HBM） | — | 2 | kV |
推荐工作条件
| 参数 | 最小值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| VIN 输入电压 | 2.5 | 5.5 | V |
| AVDD 升压输出 | — | 15 | V |
| VGH‑AVDD 压差 | — | 18 | V |
| 环境温度 | -40 | 85 | °C |
| 结温 | -40 | 125 | °C |
关键电气特性（典型值，VIN=3.3V，AVDD=8.5V，TA=25°C）
| 参数 | 条件 | 典型值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 输入电压范围 | — | 2.5 ~ 5.5 | V |
| UVLO 阈值（上升） | VIN 上升 | 2.2 | V |
| UVLO 迟滞 | — | 0.1 | V |
| 关断电流 | VIN=3.3V | 15 | µA |
| 升压开关频率 | FREQ=0 / FREQ=VIN | 640 / 1200 | kHz |
| 升压最大占空比 | — | 90 | % |
| 升压反馈电压 | — | 1.240 | V |
| LX 导通电阻 | — | 200 | mΩ |
| 峰值电流限制 | — | 2.0 | A |
| 升压效率 | VIN=3.3V, AVDD=8.5V | 90 | % |
| LDO 反馈电压 | — | 1.240 | V |
| LDO 最大输出电流 | — | 350 | mA |
| LDO 压降 | IOUT=350mA | 450 | mV |
| VCOM 短路电流 | 源/漏 | 180 | mA |
| VCOM 带宽 | — | 12 | MHz |
| VCOM 压摆率 | — | 12 | V/µs |
| VGH 反馈参考电压 | — | 1.240 | V |
| VGH 开关导通电阻 | P型/N型 | 20/20 | Ω |
| 电压检测器参考电压 | VDIV | 1.1 | V |
| OTP 触发温度 | — | 170 | °C |
| OTP 迟滞 | — | 20 | °C |
| UVP 触发阈值 | FB 下降至 | 1.05 | V |
| UVP 延时 | — | 160 | ms |
| 软启动充电电流 | — | 4 | µA |
工作原理
升压转换器
电流模 PWM 架构，频率 640kHz/1.2MHz 可选。输出电压由外部反馈电阻设定：
VAVDD = VFB × (1 + R1/R2)，VFB=1.24V。
软启动由外部电容 CSS 控制（内部 4µA 充电），典型 27nF。补偿网络 R3/C3 接 COMP 引脚。
LDO
内部 P‑MOSFET，最大 350mA，输出电压：VLDOO = VADJ × (1 + R4/R5)，VADJ=1.24V。
GPM（栅极脉冲调制）
由 VFLK 帧信号控制，调制 VGHM 以补偿耦合闪烁。上电延时：tD = 62k × CVDPM，下降时间可编程。
VCOM 缓冲器
单位增益运放，140mA 短路电流，12V/µs 压摆率，12MHz 带宽，轨到轨输入/输出。
VGH 电荷泵
可编程栅极导通电压：VGH = VFBP × (1 + R9/R10)，VFBP=1.24V。VGH‑AVDD 最大 18V。
电压检测器
检测阈值：VDET = 1.1V × (1 + R6/R7)，迟滞VHYS = 50mV × (1 + R6/R7)。复位延时tD = 120k × CD。
保护
- OCP：逐周期 2.0A 峰值限流
- UVP：FB<1.05V 持续 160ms 锁存
- OTP：170°C 关断，150°C 恢复（20°C 迟滞）
- UVLO：VIN<2.2V 关断，>2.3V 恢复
设计实例（32英寸 TFT‑LCD 电视）
要求：
- AVDD = 8.5V（源极驱动器，200mA）
- VLDO = 3.3V（TCON，100mA）
- VGH = 22V（栅极导通，10mA）
- VCOM = 4.2V（公共电极，50mA）
- VGL = -7V（外部稳压管）
- 输入：5V 系统电源
配置：
- 升压：L1=4.7µH，COUT=4.7µF×3，R3=56kΩ，C3=1nF，CSS=27nF，FREQ=高（1.2MHz）
- LDO：输入 3.3V，输出 1.8V（ADJ 分压）
- GPM：VDPM 电容设定延时，VFLK 接帧信号
- VCOM：OPAI 接 4.2V 参考，OPAO 驱动公共电极
- VGH：FBP 分压设定 22V，DRVP 驱动外部电荷泵
- 电压检测器：VDIV 分压监测 AVDD，阈值 7.5V，CD=100nF（延时约 12ms）
PCB 布局建议
- 功率回路（电感、输入/输出电容、LX）尽量短宽，减小寄生参数。
- 反馈分压电阻（FB、ADJ、FBP、VDIV）紧靠对应引脚，走线短且远离 LX/VGH 噪声源。
- COMP 补偿网络远离功率回路，可用地线屏蔽。
- LX 节点面积尽量小，承载大电流同时减少 EMI。
- 功率地（PGND）和模拟地（AGND）分开布线，在芯片底部单点连接。
- VGH/VGL 高压走线与低压信号保持足够间距（>0.5mm）。
- Exposed Pad 焊至大面积地平面，多过孔散热。θJA=56°C/W，最大功耗 1.786W，注意结温不超过 125°C。封装信息
VQFN-24L（4×4mm）
- 引脚间距：0.5mm
- 底部散热焊盘
- 无铅、RoHS 合规
提供评估板、参考设计（原理图、BOM、PCB 布局）及技术支持。