随着消费者对平板视觉体验的追求不断提升，当前市场上一代平板电脑的 LCD 屏幕在尺寸、分辨率和刷新率等规格方面均有显著提高。这些变化给 LCD 偏压供电电路的设计带来了越来越大的挑战。下面我们将详细探讨这些挑战以及安世公司出品的 NEX10001 偏压芯片是如何应对的。
从相关数据中我们可以看到，在 3K LCD 屏幕的情况下，对偏压 IC 的平均电流要求达到了 220mA，而峰值电流更是高达 450mA。这一数据直观地反映出了高分辨率 LCD 屏幕对偏压供电电路的高电流需求。
我们以安世公司的 NEX10001 为例，来看看它是如何应对高清 LCD 屏幕的供电挑战的。在平板电脑 LCD 屏幕系统中，NEX10001 PMIC 芯片需要为显示驱动芯片（DDIC）提供合适的正负电压 VPOS 和 VNEG。DDIC 负责处理主机通过 MIPI 传送来的显示信息，并控制下级的驱动模块，终实现平板电脑 LCD 画面的显示。随着分辨率的提高，可能需要多颗 DDIC 级联来驱动更多的显示像素，这对偏压芯片的供电能力和转换效率提出了更高的要求。
NEX10001 内部采用了低至 100 毫欧的功率管，这一设计使得它在轻载模式下能够达到大于 85% 的效率。即使在满载 220mA 的情况下，芯片依然可以保持 82% 的效率。这种高效的设计能够有效地降低功耗，提高电池的使用时间，同时也减少了发热对设备性能的影响。
高清 LCD 屏幕模组的负载电流会呈现出极大的瞬态变化，峰值电流高达 450mA。NEX10001 通过内部可调的 headroom 和配置合适的输出电容，实现了的动态响应结果。
- 内部可调的 headroom：NEX10001 的 Boost 升压输出电压 VREG 可以根据输出电压值自动调节。Headroom 电压指的是 VREG 与 VPOS 或 VNEG 的差值电压。NEX10001 默认的 headroom 电压值为 500mV，芯片可以通过上电赋值 0x03 寄存器的 Bit5 和 Bit4 位来改变 headroom 的电压。更高的 headroom 电压可以提高输出的动态性能，使得芯片能够更好地应对瞬态电流的变化。
- 输入输出电容选择：高清 LCD 屏幕模组的瞬态抽载电流虽然很高，但其脉冲时间却很短，一般在 5us 以内。通过适当增加输出电容值，可以让负载瞬态峰值电流由输出电容短暂提供，避免 NEX10001 触发限流保护。以高清平板电脑中 NEX10001 的应用波形为例，VNEG 的瞬态负载脉冲电流为 350mA。在 VNEG 适当增加 10uf 电容后，经由 NEX10001 的 VNEG 负载脉冲电流减少为 119mA。这表明增加输出电容能够有效地降低芯片的电流负担，提高其稳定性。
△ VNEG 瞬态峰值电流值 350mA
△ VNEG 输出电容增加 10uF, 瞬态峰值电流值 119mA - 的动态响应结果：从 NEX10001 的 Headroom 配置在 600mV，C_REG 选用 22uF，C_OUTN 选用 10uF 和 22uF 并联的瞬态峰值电流动态测试结果来看，NEX10001 在 380mA / 420mA / 450mA 三种瞬态峰值负载电流下，正端和负端的纹波电压都在 300mV（<5% 输出电压）以内。这说明 NEX10001 能够很好地满足高清 LCD 屏幕的大电流驱动需求，并能有效地将输出纹波压制在理想范围内，保证了屏幕显示的稳定性和质量。
