SGM38045無電感電源管理芯片設(shè)計(jì)方案

一、引言

隨著智能穿戴設(shè)備的普及，小尺寸AMOLED顯示屏在智能手環(huán)、智能手表等設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛。這些設(shè)備對(duì)電源管理芯片的要求越來越高，不僅需要高效率、低功耗，還需要在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多電壓輸出。圣邦微電子推出的SGM38045無電感電源管理芯片，正是為了滿足這些需求而設(shè)計(jì)的。本文將詳細(xì)介紹SGM38045無電感電源管理芯片的設(shè)計(jì)方案，包括主控芯片型號(hào)、設(shè)計(jì)中的作用以及詳細(xì)型號(hào)等。

二、SGM38045芯片概述

SGM38045是圣邦微電子重點(diǎn)推出的一顆專門為智能手環(huán)、智能手表等小尺寸AMOLED顯示屏提供AVDD（數(shù)字接口電壓）、ELVDD（電致發(fā)光正驅(qū)動(dòng)電壓）、ELVSS（電致發(fā)光負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓）的無電感電源管理芯片。其獨(dú)特的無電感架構(gòu)不僅保證了高效率，還省掉了傳統(tǒng)DC/DC架構(gòu)所需的功率電感，從而消除了終端客戶整機(jī)厚度受電感高度制約的問題，并節(jié)省了電感的成本。

三、主控芯片型號(hào)及作用

1. 主控芯片型號(hào)

SGM38045是本次設(shè)計(jì)的主控芯片，其內(nèi)部采用×1/×1.5自適應(yīng)模式電荷泵結(jié)構(gòu)，無需功率電感即可實(shí)現(xiàn)多電壓輸出。

2. 在設(shè)計(jì)中的作用

SGM38045在設(shè)計(jì)中的主要作用包括：

• 提供穩(wěn)定的電壓輸出：SGM38045能夠輸出AVDD、ELVDD、ELVSS等多個(gè)穩(wěn)定的工作電壓，滿足AMOLED顯示屏的驅(qū)動(dòng)需求。

• 節(jié)省空間：無電感設(shè)計(jì)使得SGM38045的體積大大減小，非常適合應(yīng)用于空間有限的智能手環(huán)、智能手表等設(shè)備中。

• 提高效率：獨(dú)特的電荷泵結(jié)構(gòu)使得SGM38045在轉(zhuǎn)換效率上表現(xiàn)出色，降低了功耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

• 降低成本：省掉了功率電感，不僅降低了材料成本，還簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率。

四、SGM38045詳細(xì)型號(hào)及特性

1. 封裝及引腳布局

SGM38045采用WLCSP-1.2×2.4-17B封裝，其引腳布局方案獨(dú)特，允許客戶使用通孔FPC進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免了常規(guī)引腳布局時(shí)為防止焊盤過孔漏錫問題而采用盲埋孔工藝的需求。這意味著SGM38045可以支持采用通孔的雙層FPC，從而大幅降低了FPC成本。

2. 輸入電壓范圍

SGM38045的輸入電壓范圍為2.7V至4.8V，這使其能夠適用于多種電源環(huán)境，提高了芯片的通用性。

3. 輸出電壓及電流能力

• AVDD輸出電壓：3.3V

• OVDD輸出電壓范圍：2.8V至3.5V（默認(rèn)輸出：3.3V ±0.9%，0.1V步進(jìn)）

• OVSS輸出電壓范圍：-2.8V至-3.5V（默認(rèn)輸出：-3.3V ±0.9%，0.1V步進(jìn)）

• OVDD&OVSS輸出電流能力：高達(dá)70mA

• OVDD-OVSS效率：高達(dá)89.2%

4. 工作模式及效率

SGM38045采用×1/×1.5自適應(yīng)模式電荷泵結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)輸入電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)工作模式。以3.3V輸出為例，當(dāng)電源電壓VIN高于3.7V時(shí)，主電荷泵工作在1倍壓輸出的Bypass直通模式，主輸出電壓VVOP≈VIN；當(dāng)電源電壓VIN低于3.7V時(shí)，主電荷泵工作在1.5倍壓輸出的模式。這種自適應(yīng)模式使得SGM38045在不同輸入電壓下都能保持高效率。

5. 保護(hù)功能

SGM38045內(nèi)置了欠壓鎖定、過流保護(hù)、短路保護(hù)和過溫保護(hù)等多種保護(hù)功能，確保了芯片在異常情況下能夠正常工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。

6. 節(jié)能模式

在輕載效率下，SGM38045能夠自動(dòng)進(jìn)入節(jié)能模式，降低功耗，進(jìn)一步延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

7. 關(guān)斷電流

SGM38045的關(guān)斷電流低于1μA，這使其在待機(jī)狀態(tài)下幾乎不消耗電能，有助于延長(zhǎng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)間。

五、SGM38045在AMOLED顯示屏模組中的應(yīng)用

1. AMOLED顯示驅(qū)動(dòng)原理

AMOLED顯示屏的驅(qū)動(dòng)原理是通過控制像素單元中的MOS管通斷來實(shí)現(xiàn)發(fā)光。以一個(gè)像素單元為例，M1管和M2管都是PMOS管，當(dāng)VG為負(fù)壓低電平時(shí)，M1、M2導(dǎo)通，會(huì)產(chǎn)生漏極電流IDRIVE，IDRIVE決定OLED發(fā)光亮度。VG控制像素單元MOS通斷，VS決定像素點(diǎn)的發(fā)光亮度。因此，電源管理芯片需要在非常寬范圍內(nèi)同時(shí)輸出多個(gè)穩(wěn)定的工作電壓，包括電致發(fā)光EL的正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓以及數(shù)字接口電壓。

2. SGM38045在AMOLED顯示屏模組中的應(yīng)用

SGM38045的無電感設(shè)計(jì)使其非常適合應(yīng)用在AMOLED顯示屏模組上。其獨(dú)特的WLCSP-1.2×2.4-17B封裝引腳布局方案允許客戶使用通孔FPC進(jìn)行設(shè)計(jì)，這不僅降低了FPC的成本，還使得模組的避空設(shè)計(jì)更加方便。此外，SGM38045能夠同時(shí)輸出AVDD、ELVDD、ELVSS等多個(gè)穩(wěn)定的工作電壓，滿足AMOLED顯示屏的驅(qū)動(dòng)需求。

六、SGM38045設(shè)計(jì)實(shí)例

1. 典型應(yīng)用電路

SGM38045的典型應(yīng)用電路包括輸入電源、電荷泵、LDO、輸出濾波電容等部分。輸入電源通過電荷泵升壓或降壓后，經(jīng)過LDO穩(wěn)壓輸出AVDD、ELVDD、ELVSS等多個(gè)電壓。輸出濾波電容用于平滑輸出電壓，提高穩(wěn)定性。

2. 設(shè)計(jì)步驟

1. 確定輸入電壓范圍：根據(jù)設(shè)備的電源環(huán)境，確定SGM38045的輸入電壓范圍。

2. 選擇輸出電壓及電流能力：根據(jù)AMOLED顯示屏的驅(qū)動(dòng)需求，選擇SGM38045的輸出電壓及電流能力。

3. 設(shè)計(jì)電路：根據(jù)典型應(yīng)用電路，設(shè)計(jì)SGM38045的外圍電路，包括輸入電源、電荷泵、LDO、輸出濾波電容等部分。

4. 仿真與測(cè)試：使用仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其性能是否滿足要求。然后進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，調(diào)整電路參數(shù)以達(dá)到最佳性能。

3. 注意事項(xiàng)

• 輸入電壓穩(wěn)定性：確保輸入電壓的穩(wěn)定性，避免電壓波動(dòng)對(duì)SGM38045性能的影響。

• 散熱設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)中考慮散熱問題，確保SGM38045在工作過程中不會(huì)過熱。

• 濾波電容選擇：選擇合適的濾波電容，以平滑輸出電壓，提高穩(wěn)定性。

七、結(jié)論

SGM38045作為一款專為智能手環(huán)、智能手表等小尺寸AMOLED顯示屏設(shè)計(jì)的無電感電源管理芯片，具有高效率、低功耗、節(jié)省空間、降低成本等優(yōu)點(diǎn)。其獨(dú)特的無電感架構(gòu)和自適應(yīng)模式電荷泵結(jié)構(gòu)使得SGM38045在不同輸入電壓下都能保持高效率，同時(shí)提供了多個(gè)穩(wěn)定的工作電壓輸出，滿足了AMOLED顯示屏的驅(qū)動(dòng)需求。通過合理的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，SGM38045能夠顯著提升智能穿戴設(shè)備的性能和用戶體驗(yàn)。