一、偏压供电电路在LCD中的作用

1.1 什么是偏压？

LCD本身不发光，其成像原理依赖背光源和液晶分子旋转控制光的透过率。液晶的“开”和“关”取决于所施加的电压差（即偏置电压），通常包括：

• VGH：Gate高电压（正向偏压），约+15~+20V

• VGL：Gate低电压（负向偏压），约-5~-10V

• AVDD/VCOM：源极驱动器电压与公共电压，一般在+5V左右

• VREF：参考电压，用于灰阶控制

1.2 偏压电源的核心功能

• 提供稳定可靠的多路正负偏压

• 满足动态负载快速响应

• 与LCD驱动IC精准配合，保障图像稳定性

• 降低EMI和功耗，提升整机性能

二、LCD 偏压供电的典型架构

现代高清平板LCD通常采用TFT-LCD，偏压供电常通过以下方式生成：

2.1 升压 + 负压 + LDO 或 Buck 架构

swift复制编辑主电源（3.3V 或 5V）   ↓DC-DC升压 → VGH（+18V）   ↓电荷泵或反相器 → VGL（-7V）   ↓LDO或线性调节 → AVDD/VCOM/VREF

2.2 专用偏压IC解决方案

如：TI（TPS65150系列）、Richtek（RT4723系列）、Onsemi、Maxim 等厂商均提供LCD偏压电源集成方案，具备：

• 升压/反相电荷泵

• 可调参考电压

• 电压时序控制（Power Sequencing）

• 欠压保护、过温保护等功能

三、偏压供电电路设计中的关键难题

难题一：多路电压精度与时序控制难

LCD面板的驱动IC对偏压电源的开启顺序和电压稳定性极为敏感：

• 若VGH提前于AVDD，容易引起扫描异常

• 若VGL延迟关闭，可能导致黑屏或残影

• 各偏压容差要求一般为±3~5%，需高精度反馈调节

解决方案：

• 采用集成Power-On Sequence功能的偏压IC

• 加入MOS管和延时电路实现时序控制

• 精准采样反馈环路设计，保障输出精度

难题二：正负偏压同时输出导致系统干扰

由于VGH/VGL为对称偏压，常采用电荷泵、反相器、耦合电感等方式实现，但这类拓扑在快速变化时会产生：

• 电压摆动（Ripple）

• EMI（电磁干扰）

• Cross Talk（交叉串扰）

解决方案：

• 选用低噪声拓扑（如Charge Pump with Spread Spectrum）

• 加滤波电容/磁珠改善电源品质

• 控制开关频率稳定在系统允许范围内

难题三：功耗与转换效率的折中

偏压输出电压高达±15~20V，而输入多为3.3V或5V，传统升压效率不高，易造成温升、功耗过大：

• 高频率提升转换效率，但EMI增大

• 轻载效率低，影响续航时间

解决方案：

• 使用高效率Boost架构（同步升压）

• 选用具有PFM自动省电模式的IC

• 低功耗待机设计，兼顾唤醒时间与功耗

难题四：平板轻薄化对布局的挑战

现代LCD平板趋于超薄化，主板面积紧凑，偏压电路需要：

• 高集成度

• 最小封装（如QFN、WLCSP）

• EMI控制良好，防止干扰触控屏和摄像头模块

解决方案：

• 使用集成Boost+Invert+LDO的全集成偏压IC

• 采用对称布线与合理分区隔离高频回路

• 适当应用金属屏蔽与接地层包围技术

四、LCD 偏压电路实战案例参考

以一款10.1英寸全高清LCD面板为例，其偏压配置如下：

• 集成升压、反相、LDO三路输出

• 内置软启动和时序控制

• 封装小（4mm×4mm QFN），适合平板嵌入

• 工作频率1.6MHz，支持小体积无感设计

五、选型建议：偏压供电IC选择关键参数

六、总结与展望

LCD高清平板的偏压供电电路虽然功率不大，但其对电压稳定性、启动顺序、纹波控制、空间布局等方面都有极高要求。成功的偏压设计不仅能保障图像显示清晰稳定，还直接关系到产品寿命与用户体验。

随着OLED、Mini LED等新型显示技术的兴起，虽然偏压供电的方式会发生变化，但精准电源管理仍然是显示技术的基础支撑。未来，偏压IC将朝着更高集成度、更智能化、更低EMI方向发展。