CXLC89117BF 电荷泵控制器
自动模式切换 | ×1.33/×1.5/×1.75/×2 | ±4.5V至±6V/50mA | WQFN-20L

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年7月 | 型号：CXLC89117BF | 封装：WQFN-20L（3×3mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXLC89117BF 是一款高度集成的电荷泵控制器，专为TFT-LCD智能手机显示面板的正负偏压供电设计。芯片内部集成了升压电荷泵（正压）和反相电荷泵（负压），可同时提供稳定的正、负输出偏压。输入电压范围 2.7V至4.5V，正负输出电压可通过外部反馈电阻在 ±4.5V至±6V 范围内灵活调节。芯片采用 自适应分数电荷泵 架构，根据输入电压与输出电压的比值自动在 ×1.33、×1.5、×1.75、×2 四种模式间无缝切换，在全电池电压范围内保持超过 80% 的平均效率，最大输出电流达 50mA。CXLC89117BF 集成软启动、快速放电、UVLO、OVP、SCP、OTP 等完善保护功能，关断电流低于 1μA，采用 WQFN-20L（3×3mm） 超小封装，是智能手机、可穿戴设备等TFT-LCD显示偏压方案的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在智能手机、智能手表、AR/VR眼镜等便携设备中，TFT-LCD显示面板需要两组稳定的偏压电源：一组正电压（通常为+5V至+6V）为源极驱动器供电，一组负电压（通常为-5V至-6V）用于栅极驱动器的关断控制。传统方案常使用电感式Boost+电荷泵组合，但电感体积大、成本高。CXLC89117BF 作为一款 纯电荷泵偏压芯片，其核心优势在于 无电感设计——仅需外接少量陶瓷电容即可实现正负双输出，极大减小了PCB面积和系统成本，同时避免了电感带来的EMI问题。

芯片采用 自适应分数电荷泵 技术，根据输入电压和输出电压的比值自动在 ×1.33、×1.5、×1.75、×2 四种升压模式间切换，确保在电池电压变化（2.7V~4.5V）的整个范围内均保持高效率（平均>80%）。正负输出电压通过 外部反馈电阻 灵活设定，覆盖 ±4.5V至±6V 范围，适配不同面板的偏压需求。CXLC89117BF 采用 WQFN-20L（3×3mm） 超小封装，是空间受限、成本敏感的便携设备TFT-LCD偏压方案的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• 无电感电荷泵架构：无需功率电感，仅需陶瓷电容，减小PCB面积和系统成本，同时避免电感EMI问题。
• 自适应分数电荷泵：根据输入输出电压自动在 ×1.33、×1.5、×1.75、×2 四种模式间切换，优化全电池电压范围的效率。
• 正负双输出独立可调：VOP和VON分别通过外部反馈电阻设定，范围±4.5V至±6V，灵活适配不同面板。
• 高输出能力：正负双路均支持最大50mA输出电流，满足中小尺寸TFT-LCD面板的偏压需求。
• 低功耗：关断模式静态电流小于1μA，延长电池待机时间。
• 软启动：内置软启动电路，典型启动时间2ms，有效抑制启动浪涌电流。
• 快速放电：关断时内部放电电阻快速泄放输出电容电荷，确保面板快速关断。
• 全面保护：包括UVLO（欠压锁定）、OVP（过压保护，FBP检测）、SCP（短路保护）、OTP（过温保护，135°C）。

3. 典型应用电路

CXLC89117BF 的典型应用电路极为简洁：输入电容（CIN，4.7μF）、正输出电容（COP，4.7μF）、负输出电容（CON，4.7μF）、飞电容（CF1~CF3，各1μF，CF4为4.7μF）。输入电压VIN（2.7V-4.5V）通过内部电荷泵网络升压产生VOP（正输出），同时通过反相电荷泵产生VON（负输出）。VOP通过反馈电阻R1/R2设定：VOP = VREF × (1 + R1/R2)，其中VREF=1V。VON通过反馈电阻R3/R4设定：VON = - (VREF × R3/R4)，因为VFBN=0V。EN引脚连接MCU GPIO控制使能。

图1. 典型应用电路（TFT-LCD双输出偏压）

4. 极限参数与电气特性（设计参考）

5. 工作原理与设计指导

5.1 自适应分数电荷泵

CXLC89117BF 的核心技术是 自适应分数电荷泵 架构。芯片内部集成了多级电荷泵网络，可根据输入电压（VIN）与目标输出电压（VOP）的比值，自动选择最优的升压模式：
×1.33模式（4/3倍）、×1.5模式（3/2倍）、×1.75模式（7/4倍）、×2模式（2倍）。
模式切换由内部逻辑自动完成，无需外部控制。例如，当电池电压为4.35V时，输出5V仅需×1.33模式即可；当电池电压降至3.2V时，自动切换至×1.5或×1.75模式以维持输出。这种自适应策略确保在2.7V~4.5V的整个输入范围内，电荷泵始终工作在最优模式，平均效率超过80%。

5.2 正输出电压设置（VOP）

VOP的输出电压通过外部反馈电阻分压网络设定。芯片内部提供精确的1V参考电压（VREF）加在FBP引脚。输出电压计算公式为：
VOP = VREF × (1 + R1 / R2)
其中VREF=1V。例如，若需要VOP=5.5V，可取R1=100kΩ，R2=22.2kΩ（标准值22kΩ）：VOP = 1 × (1 + 100/22.2) ≈ 5.5V。建议R2在10kΩ~100kΩ范围内，R1根据需求计算。反馈电阻应采用1%精度，以确保输出电压精度。

5.3 负输出电压设置（VON）

VON的负输出电压同样通过外部反馈电阻设定。FBN引脚内部连接至地（VFBN=0V），通过R3和R4形成反相分压。输出电压计算公式为：
VON = - (VREF × R3 / R4)
其中VREF=1V。例如，若需要VON=-5.5V，可取R3=100kΩ，R4=18.2kΩ（标准值18kΩ）：VON = - (1 × 100/18.2) ≈ -5.5V。注意VON的绝对值受限于VOP的负载能力，且反相电荷泵存在约5Ω等效内阻，重载时VON绝对值会略有下降。

5.4 VON 的压降补偿

由于负电压VON由正电压VOP通过反相电荷泵（×-1模式）产生，反相电荷泵存在约 5Ω（典型值） 的等效内阻（Req）。因此，VON的实际输出电压与负载电流ION有关：
VON_actual = - VOP + ION × Req
例如，当VOP=5.5V、ION=20mA时，VON_actual ≈ -5.5V + 0.02A×5Ω = -5.4V。设计时应考虑这一压降，适当调整R3/R4的比值或在重载时提高VOP电压以补偿。

5.5 保护机制

• UVLO（欠压锁定）：当VIN低于2.7V时，芯片自动关断，防止输入欠压导致的异常工作；VIN回升至2.7V以上时恢复。
• OVP（过压保护）：当FBP引脚电压超过正常反馈电压的120%（典型值）时，触发OVP，芯片关断所有输出。需重新触发EN引脚才能恢复。
• SCP（短路保护）：当VOP或VON输出对地短路时，芯片进入关断模式，需重新触发EN引脚才能恢复。
• OTP（过温保护）：当芯片结温超过135°C时自动关断；温度降至125°C（10°C迟滞）以下时自动恢复。
• 软启动：典型启动时间2ms，通过内部斜率控制输出电压缓慢上升，抑制浪涌电流。

6. 基于 CXLC89117BF 的智能手机 TFT-LCD 偏压设计实例

设计目标：一款6.5英寸智能手机，采用TFT-LCD显示屏，需要 VOP=+5.5V（30mA）、VON=-5.5V（20mA），输入来自单节锂离子电池（3.0V-4.4V）。

• 参数设置：选用 CXLC89117BF，输入电容 CIN=4.7μF（0603 X5R），飞电容 CF1=CF2=CF3=1μF（0603 X5R），CF4=4.7μF（0603 X5R），输出电容 COP=CON=4.7μF（0603 X5R）。
• VOP设置：目标VOP=5.5V，取R2=22kΩ（1%），计算R1 = R2 × (VOP/VREF - 1) = 22k × (5.5 - 1) = 99kΩ，取标准值100kΩ（1%）。
• VON设置：目标VON=-5.5V，取R4=18kΩ（1%），计算R3 = R4 × |VON|/VREF = 18k × 5.5 = 99kΩ，取标准值100kΩ（1%）。
• 工作过程：系统上电后，MCU拉高EN引脚使能芯片（EN高电平需持续>300μs）。CXLC89117BF启动软启动（2ms），VOP和VON平稳上升至设定值。在电池电压变化过程中，芯片自动切换电荷泵模式以维持输出电压稳定并保持高效率。当系统进入待机或关机时，MCU拉低EN（持续>300μs），芯片进入关断模式，内部放电电阻（VOP约80Ω，VON约20Ω）快速泄放输出电容电荷。
• PCB布局：输入电容靠近VIN引脚，飞电容靠近对应的C1P/C1N~C4P/C4N引脚，反馈电阻靠近FBP/FBN引脚，输出电容靠近VOP/VON引脚。功率地（PGND）和模拟地（AGND）单点连接。

7. PCB 布局建议

• 飞电容靠近IC：四组飞电容（CF1~CF4）应尽可能靠近对应的C1P/C1N~C4P/C4N引脚放置，以减小寄生电感，保证电荷泵的转换效率。
• 输入输出电容就近放置：输入电容CIN靠近VIN和GND引脚；输出电容COP靠近VOP引脚，CON靠近VON引脚，以降低ESR对纹波的影响。
• 反馈网络走线：FBP和FBN为高阻抗反馈输入，走线应尽可能短，并远离开关噪声源（飞电容走线），避免耦合干扰导致输出电压偏差。
• 地线设计：芯片底部Exposed Pad必须焊接至大面积地平面，并通过多个过孔连接至内层地，以增强散热和降低地阻抗。功率地和信号地应分开布线，在IC底部单点连接。
• 大电流走线：VOP、VON和GND为电流通路，走线应尽量宽短，以减小压降和寄生电阻。
• 散热考虑：WQFN-20L封装的θJA=30°C/W，在TA=25°C时最大功耗约3.33W。Exposed Pad必须可靠焊接，并在PCB底部对应区域增加过孔和铜箔面积以增强散热，确保结温不超过125°C。

8. 引脚封装图与订购信息

CXLC89117BF 采用 WQFN-20L（3×3mm） 封装，无铅、RoHS 合规。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括评估板、参考设计和 FAE 现场支持。