用于TFT-LCD驱动控制系统的电源管理单元的研究与设计

论文摘要

当今平板显示设备用处广泛,小到便携式电子设备,大到平板显示器,在我们的生活中无处不在。从市场角度而言,近几年平板显示设备的发展迅猛,市场前景一片广阔。其中又以TFT-LCD（Thin-Film Transistor Liquid CrystalDisplay）平板显示技术最为常用,市场占有率也最大。现代电子产品对芯片集成度的要求越来越高,所引入的多种功能芯片集成一体的设计方法,使得芯片的电源管理单元设计越来越重要也越来越复杂,特别是用于TFT-LCD驱动控制系统芯片的电源管理单元,它需要为整个电路提供各种不同的工作电压和驱动电压。本文在这一背景下,在详细分析了TFT-LCD驱动控制系统的工作原理之后,给出了一套简单的电源管理方案,并在这一方案基础上对电源管理单元内部的各个模块进行了深入的研究与电路设计。本文的主要工作包括以下几个方面:首先,对电源供给方案的定义和对整个电源管理单元的模块划分。第二,对电源管理单元中的低压线性稳压电路模块进行了研究与设计,这一部分主要包括高PSR性能带隙基准电路的设计和一种新颖的全集成低压线性稳压电路的分析与设计。第三,对电源管理单元中的升压/反压电荷泵模块进行了研究与设计,主要包括对升压电荷泵的电路选择和优化,提出了电荷泵稳压反馈结构的设计方案,以及一种新型的高频率稳定性振荡器的设计。第四,对电源管理单元中的轨至轨运算放大器进行了设计,提出了一种结构简单、功耗低、性能好的电路结构。本文采用电路设计理论与仿真实践相结合的方法,所有电路均在GSMC0.18μm（1.8V/5V/18V）高压工艺标准下进行了设计与性能仿真验证。仿真结果表明了电路功能的正确性,并证明了理论分析的正确性,显示了电路优越特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 LCD产业的发展与前景
• 1.1.1 LCD产业的历史发展
• 1.1.2 TFT-LCD产业的现状与前景
• 1.2 TFT-LCD电源管理方案的研究意义与价值
• 1.3 TFT-LCD电源管理芯片的发展现状
• 1.4 本文主要内容概述
• 第二章 TFT-LCD的驱动原理与电源管理单元的整体设计
• 2.1 TFT-LCD工作原理简介
• 2.2 TFT-LCD驱动原理
• 2.2.1 TFT-LCD的驱动原理
• 2.2.2 TFT-LCD驱动芯片的架构
• 2.2.3 TFT-LCD的三阶驱动原理
• 2.3 TFT-LCD电源管理单元的整体结构设计
• 2.3.1 TFT-LCD工作电压的设计
• 2.3.2 电源管理单元的整体设计
• 2.3.3 电源管理电路的设计考虑
• 第三章 低压线性稳压电路模块的研究与设计
• 3.1 带隙基准源的原理与设计
• 3.1.1 带隙基准源的原理
• 3.1.2 带隙基准元的设计
• 3.1.3 带隙基准源的研究与改进
• 3.2 LDO线性稳压电路原理概述
• 3.2.1 LDO线性稳压器电路结构与原理
• 3.2.2 LDO线性稳压器的主要设计参数
• 3.2.3 LDO线性稳压器的主要设计参数
• 3.3 LDO线性稳压器的设计与研究
• 3.3.1 误差运算放大器的设计
• 3.3.2 LDO线性稳压器的稳定性设计
• 3.3.3 LDO线形稳压器的可集成研究与设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 电荷泵电路模块的研究与设计
• 4.1 电荷泵的原理与设计
• 4.1.1 电荷泵的基本原理和选择
• 4.1.2 交叉耦合电荷泵原理
• 4.1.3 6管交叉耦合电荷泵的改进与升压电路设计
• 4.1.4 反压电荷泵电路
• 4.2 环形振荡器的研究与设计
• 4.2.1 环形振荡器的基本原理
• 4.2.2 改进环形振荡器性能的方法
• 4.2.3 高性能RC振荡器的设计
• 4.2.4 两相不交叠时钟的产生电路
• 4.3 电路仿真结果与电荷泵稳压控制结构的研究设计
• 4.3.1 振荡器电路的仿真结果
• 4.3.2 电荷泵的稳压反馈结构研究与设计
• 4.3.3 电荷泵电路仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 轨至轨运算放大器的研究与设计
• 5.1 轨至轨运算放大器的设计原理
• 5.2 工作在亚阈值区的Rail to Rail输入输出放大器的设计
• 5.3 电路的仿真结果总结
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢