SGM38042：?jiǎn)坞姼腥敵鯝MOLED顯示電源解決方案

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，AMOLED顯示屏憑借其高對(duì)比度、廣視角和快速響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品中。而SGM38042作為一款專門為AMOLED顯示面板提供三輸出的電源芯片，具有諸多出色的特性。下面，我們就來詳細(xì)了解一下SGM38042。

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一、產(chǎn)品概述

SGM38042采用單電感雙輸出轉(zhuǎn)換器的控制方案，能夠同時(shí)產(chǎn)生正、負(fù)精密穩(wěn)壓電源。其輸出電壓在2.4V至6.4V范圍內(nèi)以100mV為步長(zhǎng)可編程，適用于LCD和AMOLED顯示屏的驅(qū)動(dòng)，以及其他需要正負(fù)電源的電路。此外，該芯片還集成了一個(gè)能夠提供50mA輸出電流的線性穩(wěn)壓器，并配備了1-Wire接口。輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，在升壓 - 逆變模式下可優(yōu)化40mA負(fù)載，也支持降壓 - 逆變模式。它采用Green WLCSP - 1.51×2.10 - 15B封裝，工作環(huán)境溫度范圍為 - 40℃至 + 85℃。

二、產(chǎn)品特性

（一）單電感三輸出

SGM38042僅使用一個(gè)電感就能實(shí)現(xiàn)三輸出，這種設(shè)計(jì)不僅節(jié)省了電路板空間，還降低了成本。對(duì)于空間有限的可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)等產(chǎn)品來說，是一個(gè)非常實(shí)用的特性。

（二）寬輸出負(fù)載范圍高效運(yùn)行

在寬輸出負(fù)載范圍內(nèi)都能保持較高的效率，這意味著在不同的工作條件下，芯片都能穩(wěn)定、高效地工作，減少了能量損耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。

（三）1.6MHz PWM模式控制開關(guān)頻率

較高的開關(guān)頻率有助于減小電感和電容等外部元件的尺寸，進(jìn)一步節(jié)省電路板空間。同時(shí)，也能降低開關(guān)損耗，提高整體效率。

（四）輕載脈沖跳躍操作

在輕負(fù)載條件下，芯片采用脈沖跳躍操作，能夠有效降低功耗，提高能源利用率。

（五）可編程輸出

通過1 - Wire接口，輸出電壓可以進(jìn)行靈活編程，正輸出電壓范圍為 (V{CPO}= + 2.4V sim + 6.4V)，負(fù)輸出電壓范圍為 (V{CNO}= - 2.4V sim - 6.4V)，輔助輸出軌可固定為2.8V或1.8V，滿足不同應(yīng)用的需求。

（六）其他特性

芯片還具備40mA輸出電流能力、可配置的有源放電功能、內(nèi)部軟啟動(dòng)以限制浪涌電流，以及過溫保護(hù)（OTP）、過流保護(hù)（OCP）和短路保護(hù)（SCP）等多種保護(hù)功能，確保了芯片的可靠性和穩(wěn)定性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM38042主要應(yīng)用于AMOLED/LCD智能手機(jī)、媒體播放器以及可穿戴設(shè)備顯示屏等領(lǐng)域。在這些設(shè)備中，它能夠?yàn)轱@示屏提供穩(wěn)定、可靠的電源，保證顯示屏的正常工作。

四、典型應(yīng)用電路

典型應(yīng)用電路中，需要使用一個(gè)4.7μH的電感，以及多個(gè)10μF的電容。輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，通過CVO_EN引腳控制線性穩(wěn)壓器的開啟和關(guān)閉，P2N引腳用于控制正、負(fù)輸出的啟動(dòng)順序，1 - Wire接口用于編程輸出電壓。

五、電氣特性

（一）輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，能夠適應(yīng)多種電源供電情況。

（二）電壓精度

正輸出電壓精度在不同設(shè)定值下有所不同，例如在 (V{CPO}= + 4.6V) 時(shí)，精度為 - 45mV至 + 45mV；負(fù)輸出電壓精度在 (V{CNO}= - 2.4V) 時(shí)，精度為 - 45mV至 + 45mV。線性穩(wěn)壓器輸出電壓精度在 (V{CVO}= + 2.8V) 時(shí)為 - 100mV至 + 100mV，在 (V{CVO}= + 1.8V) 時(shí)為 - 45mV至 + 45mV。

（三）其他參數(shù)

開關(guān)頻率為1.5MHz至1.7MHz，電感峰值電流為1.25A至1.9A，無負(fù)載時(shí)的電源電流為0.5mA至0.7mA，關(guān)斷電流為0.4μA至1μA等。

六、1 - Wire接口

（一）時(shí)序特性

1 - Wire接口具有特定的時(shí)序特性，包括初始時(shí)間、軟啟動(dòng)時(shí)間、高電平脈沖時(shí)間、低電平脈沖時(shí)間、信號(hào)停止指示時(shí)間、輸出關(guān)閉延遲時(shí)間等。這些時(shí)序參數(shù)確保了通過1 - Wire接口能夠準(zhǔn)確地對(duì)輸出電壓進(jìn)行編程。

（二）編程方法

通過1 - Wire接口可以對(duì)正、負(fù)輸出電壓進(jìn)行編程，不同的計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)不同的電壓值。例如，計(jì)數(shù)1對(duì)應(yīng) (V{CNO}= - 6.4V) 和 (V{CPO}= 6.4V)，計(jì)數(shù)43對(duì)應(yīng) (V{CNO}= - 2.4V) 和 (V{CPO}= 2.4V) 等。

七、功能與操作

（一）軟啟動(dòng)

芯片采用內(nèi)部軟啟動(dòng)功能，避免了升壓過程中的高浪涌電流，保護(hù)了電路元件。

（二）保護(hù)功能

1. 過溫保護(hù)（OTP）：當(dāng)結(jié)溫超過 + 150℃時(shí)，OTP功能會(huì)關(guān)閉開關(guān)操作，當(dāng)結(jié)溫下降約15℃后，轉(zhuǎn)換器恢復(fù)工作。
2. 過流保護(hù)（OCP）：通過電流傳感電路監(jiān)測(cè)電感電流，當(dāng)電流超過限制值時(shí)，充電電感的開關(guān)會(huì)關(guān)閉，使電感放電。
3. 短路保護(hù)（SCP）：當(dāng)輸出短路到地時(shí)，電流限制會(huì)降低到500mA，開關(guān)頻率會(huì)降至300kHz，防止芯片損壞。

（三）欠壓鎖定

芯片集成了欠壓鎖定（UVLO）模塊，當(dāng)VIN引腳電壓超過UVLO上升閾值時(shí)，芯片使能，但只有當(dāng)使能信號(hào)拉高時(shí)才會(huì)產(chǎn)生輸出電壓。當(dāng)VIN電壓低于UVLO下降閾值時(shí)，芯片禁用。達(dá)到UVLO上升閾值后會(huì)有40ms的延遲，以防止因VIN電壓尖峰導(dǎo)致芯片誤操作。

（四）有源放電

通過DISP和DISN引腳可以控制正、負(fù)輸出的有源放電。當(dāng)DISP和/或DISN引腳拉高時(shí)，在電源關(guān)閉時(shí)會(huì)進(jìn)行放電，放電10ms后放電開關(guān)關(guān)閉。

（五）輸出電壓調(diào)整

轉(zhuǎn)換器的輸出電壓會(huì)根據(jù)編程的 (V{CPO}) 和 (V{CNO}) 電壓自動(dòng)調(diào)整。

（六）EMI和聲學(xué)干擾

為了減少電磁干擾（EMI），可以在輸入電源路徑中插入鐵氧體磁珠，并盡量縮短和簡(jiǎn)化線路。同時(shí)，芯片將最低脈沖跳躍頻率限制在可聽頻率范圍以上，避免聲學(xué)干擾。

（七）元件和參數(shù)選擇

推薦使用4.7μF的電感以獲得最佳效率，輸入電容 (C{IN})、(C{v})、(C{PR})、(CNR)、(C{P}) 和 (C_{N}) 可選擇4.7μF至47μF的電容，建議使用低損耗的Z5U、X7R和X5R介質(zhì)電容。

（八）啟動(dòng)順序

通過1W引腳和P2N引腳可以控制正、負(fù)輸出的啟動(dòng)順序。當(dāng)P2N引腳連接到VIN引腳時(shí)，正輸出先啟動(dòng)；連接到AG引腳時(shí)，負(fù)輸出先啟動(dòng)；連接到1W引腳時(shí)，正、負(fù)輸出同時(shí)啟動(dòng)。

八、PCB布局指南

PCB布局對(duì)于電源設(shè)計(jì)至關(guān)重要，良好的布局可以減少EMI并實(shí)現(xiàn)良好的輸出電壓調(diào)節(jié)。對(duì)于SGM38042，以下布局指南可供參考：

1. 電源接地平面：將電源接地平面放在頂層，所有電容接地和PG引腳必須連接在一個(gè)不間斷的接地平面上。
2. 模擬地和電源地：AG和PG必須連接在同一接地平面上。
3. 過孔使用：盡量避免使用過孔，因?yàn)檫^孔具有較高的電感和電阻。如果必須使用，應(yīng)并行使用多個(gè)過孔以減少寄生參數(shù)，特別是對(duì)于電源線。
4. 高dv/dt信號(hào)：對(duì)于高dv/dt信號(hào)（開關(guān)引腳走線），應(yīng)盡量減少銅面積，避免與其他走線或接地平面形成無意的平行板電容。最好在同一層上布線信號(hào)和返回線。
5. 高di/dt信號(hào)：對(duì)于高di/dt信號(hào)，走線應(yīng)短、寬且間距緊密，以減少雜散電感和電流環(huán)路面積，防止EMI。
6. 輸入電容：輸入電容應(yīng)靠近IC，使用低電感走線。
7. 開關(guān)節(jié)點(diǎn)到電感的走線：盡量縮短開關(guān)節(jié)點(diǎn)引腳到電感的走線，以減少EMI發(fā)射和可能耦合到轉(zhuǎn)換器其他部分的噪聲。
8. 信號(hào)隔離：將模擬信號(hào)路徑與電源路徑隔離。

九、總結(jié)

SGM38042作為一款單電感三輸出的AMOLED顯示電源芯片，具有多種出色的特性和保護(hù)功能，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過程中，合理選擇元件參數(shù)、優(yōu)化PCB布局，能夠充分發(fā)揮芯片的性能，為AMOLED顯示屏提供穩(wěn)定、可靠的電源。各位電子工程師在實(shí)際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體需求，深入挖掘SGM38042的潛力，打造出更加優(yōu)秀的產(chǎn)品。你在使用類似電源芯片時(shí)，遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。