SGM38046：可穿戴AMOLED產(chǎn)品的單電感電源解決方案

一、引言

在可穿戴設備和AMOLED顯示技術(shù)飛速發(fā)展的今天，對于AMOLED面板的電源供應提出了更高的要求。SGMICRO公司推出的SGM38046作為一款專為小尺寸AMOLED面板偏置設計的電源設備，以其獨特的性能和特點，為可穿戴AMOLED產(chǎn)品提供了優(yōu)秀的電源解決方案。本文將詳細介紹SGM38046的各項特性、應用以及設計要點。

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二、產(chǎn)品概述

2.1 基本功能

SGM38046能夠從2.7V至5.5V的單節(jié)鋰離子/聚合物電池或直流電源獲取電能，為AMOLED面板提供OVDD、OVSS和AVDD三種電壓源。它通過集成的升降壓轉(zhuǎn)換器和反相電荷泵逆變器生成兩個中間電壓軌（正和負），再經(jīng)過LDO調(diào)節(jié)，得到干凈、低紋波的正電壓（AVDD和OVDD）和負電壓（OVSS）輸出。該設備針對對稱輸出進行了優(yōu)化，可使電荷泵逆變器達到最高效率。

2.2 應用領(lǐng)域

• 可穿戴AMOLED產(chǎn)品，如智能手表、智能手環(huán)等，為其AMOLED屏幕提供穩(wěn)定電源。
• 帶有AMOLED副屏的手機，滿足副屏的供電需求。
• 作為可穿戴AMOLED產(chǎn)品的單電感電源供應方案，簡化電路設計。

2.3 封裝形式

采用綠色WLCSP-2×2-16B封裝，這種封裝形式尺寸小，適合可穿戴設備對空間的嚴格要求。

三、產(chǎn)品特性

3.1 輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：2.7V至5.5V，能適應多種電源供電。
• 輸出電壓：AVDD輸出電壓為3.3V；OVDD輸出電壓范圍為2.8V至4.6V（默認3.3V ± 1%，步長0.1V）；OVSS輸出電壓范圍為 -4.0V至 -0.6V（默認 -3.3V ± 1%，步長0.1V）。
• 輸出電流能力：在(V{OVDD } = 3.3 V)，(V{ovss } = -3.3 V)時，OVDD和OVSS組合輸出電流能力高達90mA。

3.2 性能特性

• 電壓調(diào)節(jié)：具有出色的線性和負載調(diào)節(jié)能力，能保證輸出電壓的穩(wěn)定性。
• 低紋波和瞬態(tài)響應：輸出紋波低，且在負載變化時能快速響應，保持穩(wěn)定的輸出電壓。
• 軟啟動功能：可避免啟動時的電流沖擊，保護設備和電池。
• 輸出負載與輸入完全斷開：在需要時可實現(xiàn)輸出負載與輸入電源的徹底分離，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3.3 保護特性

• 欠壓鎖定保護（UVLO）：當輸入電壓低于設定閾值時，自動關(guān)閉設備，防止異常工作。
• 過流保護（OCP）：實時監(jiān)測電感電流，當檢測到過流時立即關(guān)斷開關(guān)，限制電流，保護設備免受損壞。
• 短路保護（SCP）：當輸出電壓降至編程值的80%以下時，檢測到短路，強制關(guān)閉所有開關(guān)，設備進入鎖定的關(guān)機狀態(tài)，需特定條件才能復位。
• 過壓保護（OVP）：當輸入電壓超過5.7V時，停止所有電源轉(zhuǎn)換器，輸入電壓降至5.6V以下時恢復工作。
• 過溫保護（OTP）：當芯片溫度超過 +140℃時，停止所有電源轉(zhuǎn)換器，溫度下降10℃左右后恢復工作。

3.4 其他特性

• 節(jié)能模式：在輕載時進入節(jié)能模式，提高效率，降低功耗。
• 低關(guān)機電流：關(guān)機電流小于1μA，減少待機功耗。

四、引腳配置與功能

五、典型應用電路與元件選擇

5.1 典型應用電路

典型應用電路中，需要合理選擇電感和電容等元件。電感L1推薦使用2.2μH的電感，電容的選擇根據(jù)不同的位置和功能有所不同，如C1、C6、C7推薦使用4.7μF/16V/X5R的電容，C4、C5推薦使用10μF/16V/X5R的電容等。

5.2 緊湊空間和輕載應用

在緊湊空間和輕載（< 50mA）的應用場景中，電感L1可選用1μH的電感，同時部分電容的參數(shù)和封裝也可相應調(diào)整，以滿足空間和負載的要求。

六、電氣特性與性能曲線

6.1 電氣特性

詳細的電氣特性參數(shù)包括輸入電源的電壓范圍、靜態(tài)電流、關(guān)機電流、欠壓鎖定閾值、熱關(guān)斷溫度和遲滯等，以及SWIRE、AVDDEN、升降壓調(diào)節(jié)器、負電荷泵、AVDD、OVDD和OVSS等各部分的相關(guān)參數(shù)，如邏輯電平電壓、輸出電壓范圍、精度、電流能力、調(diào)節(jié)率、紋波、電流限制等。這些參數(shù)為電路設計和性能評估提供了重要依據(jù)。

6.2 性能曲線

通過一系列的性能曲線，如啟動和關(guān)機序列、輕載和重載時的輸出紋波、負載和線路瞬態(tài)響應、效率與輸出電流的關(guān)系、輸出電壓與輸出電流和輸入電壓的關(guān)系等，可以直觀地了解SGM38046在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。例如，從效率與輸出電流的曲線可以看出，在不同的輸入電壓和負載電流下，設備的效率變化情況，從而為優(yōu)化電路設計和提高系統(tǒng)效率提供參考。

七、時序圖與功能框圖

7.1 時序圖

提供了多種啟動和關(guān)機序列的時序圖，包括AVDDEN和SWIRE不同的上升和下降沿順序?qū)臅r序，以及AVDD和SWIRE單獨控制的啟動和關(guān)機時序。這些時序圖明確了設備在不同控制信號下的工作順序和時間要求，對于系統(tǒng)的整體設計和控制至關(guān)重要。

7.2 功能框圖

功能框圖展示了SGM38046的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要包括升降壓轉(zhuǎn)換器、電荷泵逆變器、三個LDO、序列控制和保護功能模塊。通過功能框圖可以清晰地了解設備的工作原理和各部分之間的關(guān)系，為電路設計和故障排查提供了有力的支持。

八、應用信息與設計要點

8.1 工作原理與輸出電壓調(diào)整

設備啟動后，升降壓轉(zhuǎn)換器從2.7V至5.5V的電源輸入（PVIN）生成穩(wěn)定的正電壓軌（VOUT），電荷泵轉(zhuǎn)換器將VOUT反相生成穩(wěn)定的負電壓軌（VON），三個LDO對轉(zhuǎn)換器的輸出進行調(diào)節(jié)，得到AMOLED所需的干凈電壓源。VOUT的大小根據(jù)AVDD、OVDD和OVSS的穩(wěn)壓要求自動調(diào)整，計算公式為(V{OUT } = MAXleft(V{AVDD }, V{OVDD },left|V{OVss }right|right) + 0.3 V)。

8.2 SWIRE接口與電壓編程

SWIRE接口可用于通過MCU或數(shù)字控制器對輸出電壓進行編程。通過SWIRE時序序列中的脈沖計數(shù)，可以設置OVDD和OVSS的輸出電壓，VOUT和VVON會相應調(diào)整以實現(xiàn)最佳效率和穩(wěn)壓。同時，SWIRE的不同脈沖數(shù)量還可以實現(xiàn)其他功能，如開啟或關(guān)閉OVDD、OVSS，軟復位等。

8.3 布局與元件選擇

為了實現(xiàn)設備的最佳性能，布局時應將元件盡可能靠近設備，并使用寬而短的走線進行連接，特別是輸出端的大電流回路。輸入和輸出旁路電容應連接到PCB接地平面，飛跨電容要靠近C1P/C1N引腳放置，電感要靠近SW1和SW2引腳放置，且避免在SW1和SW2附近走線噪聲敏感信號。

8.4 散熱約束

由于可穿戴設備空間有限，且AMOLED面板與用戶身體接觸，散熱受限。SGM38046的熱關(guān)斷閾值為 +140℃，遠高于安全溫度，因此在設計時需要進行仔細的散熱分析和測試，并根據(jù)實際情況對設備的輸出功率容量進行降額處理。

九、總結(jié)

SGM38046作為一款專為可穿戴AMOLED產(chǎn)品設計的單電感電源解決方案，具有輸入電壓范圍寬、輸出電壓可調(diào)、輸出電流能力強、性能穩(wěn)定、保護功能完善等優(yōu)點。通過合理的電路設計、元件選擇和布局，以及對散熱等問題的充分考慮，可以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，為可穿戴AMOLED產(chǎn)品提供可靠的電源支持。在實際應用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設計需求和應用場景，靈活運用這些特性，優(yōu)化設計方案，以滿足產(chǎn)品的性能和可靠性要求。那么，在你的設計項目中，是否會考慮選擇SGM38046作為電源解決方案呢？