【应用方案】一颗芯片稳控四路电压，艾为电子打造可靠 TFT-LCD 偏压方案

2026-07-16

很多人看一块TFT-LCD屏幕，只会关注分辨率、亮度这些看得见的参数，却很少注意到屏幕背面那块指甲盖大小的偏压芯片。这类屏幕能精准控制每一个像素光点的电场，靠的就是液晶屏中的“薄膜场效应开关管”（TFT），每一个像素都对应着这样一枚独立的微型开关。而偏压芯片就像这套系统的“电压心脏”，它既要为源极驱动提供稳定的基准电压，保障灰度信号的精准输出，又要输出足够的VGH高电平快速打开每一行的TFT开关，让像素顺利完成充放电，还要生成负向的VGL电压把TFT开关彻底关断，避免像素电荷的泄漏。哪怕其中一路电压出现偏差，都可能让画面出现残影、色阶跳变，严重时甚至直接黑屏。

在一些中小尺寸产品中（如手机、平板），会用一个专用的偏压芯片，产生正负电压VSP/VSN（±4V~±6.5V），给到源极驱动（Source Driver）的核心供电，这个艾为已经有成熟的产品方案AW3750X系列。

在TFT-LCD屏幕的应用场景，本次给大家分享一个可生成AVDD、VGH、VGL和VCOM关键电压的驱动芯片，以及工作原理。

图1 使用AW9967FSR做TFT-LCD屏幕偏压典型应用电路

TFT-LCD屏幕的关键电压：

AVDD：模拟模块电源，一般采用Boost转换器进行升压得到，电流通常10-20mA左右。

VGH：控制TFT Gate栅电极开启的正电压，当LCD显示屏某一行被扫描时，该行的Gate线被施加VGH电压，使该行所有TFT实现导通，让数据电压能顺利写入像素电容，电流通常几mA，不超过10mA。

VGL：控制TFT Gate栅电极关闭的负电压，当LCD显示屏扫描结束后，Gate线的电压会拉低到VGL，确保TFT被彻底关断，使像素电容在下一帧刷新前保持电荷稳定，电流通常几mA，不超过10mA。

VCOM：液晶公用电极电压，也是LCD驱动的基准参考电压。

下表是某TFT屏对各个电压的要求（不同屏幕对电压的要求会有差异）：

表1 某TFT屏对各个电压的要求

各个电压产生的基本原理：

AVDD：是由电感L、肖特基D1、后级电容以及芯片组成的一个同步升压架构，具体升压原理可参考艾为【技术帖】升降压原理浅析

VGH：正电荷泵电路（倍压电路）

当芯片内部功率管导通时，SW电压为0V，储能电感L通过芯片内部开关管充电，电容CFLY1也通过芯片内部开关管充电，充电电压为左负右正，电容两端压差为9.6V-Vd2（二极管压降）左右。当芯片内部功率管截止时，SW点电压大概是9.6V+Vd1，由于电容两端电压不会突变，CFLY1左边电压变为9.6V+Vd1，其右侧电压大概就是19.2V+Vd1-Vd2，再通过D2二极管和限流电阻，然后被稳压管进行钳位，所以最终输出电压会被稳压管钳位到18V。

VGL：负电荷泵电路（反极倍压电路）

当芯片内部的功率管关闭时，SW点电压大概是9.6V+Vd1，通过D3对地的回路给CFLY2电容充电，CFLY2两端电压会被冲到9.6V+Vd1-Vd3左右。当芯片内部功率管打开时，此时电容CFLY2左边的电压会变成0V，由于上一步电容CFLY2两端充满了将近9.6V的电压，且电容两端电压不能突变，那么CFLY2电容右侧的电压就会变成-9.6V，再通过二极管D3和限流电阻，再被稳压管进行钳位，最终输出电压会被稳压管钳位到-6V。

VCOM：主要用于维持电压稳定及补偿漏电流

一般电流较小，几mA到十几mA，直接可以利用AVDD的电压，通过电阻分压的形式得到VCOM电压。

表2 艾为屏幕偏压相关的产品选型list

艾为电子作为国内领先的数模混合、电源管理与信号链芯片企业，深耕数模芯片领域多年，针对屏幕显示的典型应用场景，打造了高可靠、低功耗、高集成度、多封装的背光驱动、偏压芯片、OLED power电源芯片，可全面满足各类屏幕驱动应用。