细谈LCM驱动电压VGHVGL电路原理

news2025/1/10 17:11:08

前言:

***在液晶显示屏驱动电路中,VGH电压负责对TFT栅极电容进行充电开启,并使电容电压保持一个场周期,VGL电压负责TFT栅极的关闭。

如果VGH和VGL电压出现不稳或者幅度变化,都会引起图像显示故障,例如花屏、重影、白屏等。以下就VGH和VGL电压产生电路进行原理分析,使大家在以后的设计中对于此电路有一个清晰的认识。

完整的电路如下:
在这里插入图片描述

图中应用的Boost DC-DC电源芯片芯片是启攀微的CP2121,DC-DC基本原理不是本文所研究的对象,因此不本文不做赘述。基于CP2121的升压和负压基本电路如上,本文中以VGH要求为+18V,VGL要求为为-6V.

在这里先来两张图,回顾一下电容的基本特性
电容两端电压不可突变
所谓两端电压,这里可以理解为两端的电位差
在这里插入图片描述
这里电容的positive两端都是0V,电位差为0V,其中一端由0升到10V,由于电容两端电压不可突变,另一端也变为10V,维持电容两端电位差为10V;
同理电容的Negasitive的一端为10V,另一端为0V,电压差为10V,其中一端由10V变为0V,由于电容两端电压不可突变,另一端也变为-10V,维持电容两端电位差为10V;

开关波形大致是一个从0-10V变化的PWM信号,幅值接近10V,这里因为升压电路的原因,
SW这个点的电压幅值会比输出9.6V略高,
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再看看二极管在这里的作用
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这里也是利用的二极管的单向导电性;若不理解可讲上一张图片再重读一遍,理解一下。

到这一步,可以来拆解第一张图的原理
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VGL电压产生电路(-6V)
上图 C862,U804,C863共同组成了“负压半波整流电路

当高电平时:
经过 C862和二极管U804的PIN3-2 ,到GND形成回路;
此时图中1点的电平为10V,2点电平为0.7V(准确来说是二极管的正向压降),3点电平为0V;
此时C862会开始储存电荷(即电容充电);C862的电位差为10-0.7=9.3V
电流的流向如下图
在这里插入图片描述

当低电平时:
由于电容两端电压不可突变
C862靠近SW一端从10V变为0V,另一端要维持电位差9.3V,所以从0V变为-9.3V

C863经过二极管U804的PIN1-3的 ,到U804的PIN3靠近C862的一端形成回路;电流由高电位流向低电位;
C863一端由0V经过U804的PIN1-3到C862靠近SW一端-9.3,减去二极管的0.7V压降,此时C863的电压绝对值=9.3-0.7=8.4V,电压的值的-8.6V左右,实际的值和二极管的压降有关系,以及SW端的电压幅值有关系。
电流的流向如下图
在这里插入图片描述

此时C862会开始泄放电荷(即电容放电);C863开始充电

SW的PWM波形作用于C862几个周期后,形成稳定大概-8.4V左右的负电压,再经过电阻分压之后,经过稳压二极管即可得到稳定输出的-6V,稳压二极管的原理文章不做赘述。

其实这里R825也可以不必要和R827经行电阻分压,只需要限流之后,小电流到稳压管之后依然能稳出所需的负电压,可根据所需负电压的幅值选择所需的二极管,比如说需要-6.3V,那就选用该幅值所有的稳压二极管,但是有一点,这里的幅值不能高于前级的-8.4V。

VGL的倍压的原理同上
只是二极管其中的一脚连到了DC-DC的输出端
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大致分析一下,C860靠近SW端为0-10V,另一端初始为9.6-0.7V=8.9V,二极管U802的PIN1-3
C860靠近SW端为0V的时候,另一端为8.9V,电压差为8.9V
C860靠近SW端为10V的时候,电容电压两端不可突变,另一端有原来8.9V,变成18.9V,然后经过二极管压降0.7V,约18.2V左右,经过后级限流到稳压管,得到18V,此时选18V的稳压管。
至此,分析完毕。

有意思的是,在谷歌看到通过下图用PWM信号驱动三极管的电路,也能得到负压,可以看看原理

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在这里插入图片描述在这里插入图片描述
原理类似。
为了佐证电容两端电位差不可突变,这里再次引用实测的一张图,图中测量的电容也一并再图中标示
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引用:https://www-allaboutcircuits-com.translate.goog/projects/build-your-own-negative-voltage-generator/?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=zh-CN&_x_tr_hl=zh-CN&_x_tr_pto=sc

https://www-utmel-com.translate.goog/blog/categories/integrated%20circuit/5v-3v-how-is-the-negative-voltage-generated-attached-circuit-analysis-and-scheme?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=zh-CN&_x_tr_hl=zh-CN&_x_tr_pto=sc

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