TPS65631W：AMOLED顯示電源的理想選擇

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，AMOLED顯示屏憑借其高對比度、快速響應(yīng)和廣視角等優(yōu)勢，在智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。而要驅(qū)動(dòng)AMOLED顯示屏，合適的電源管理芯片至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（TI）推出的TPS65631W雙輸出AMOLED顯示電源。

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一、產(chǎn)品概述

TPS65631W專為驅(qū)動(dòng)需要正負(fù)電源軌的AMOLED（有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管）顯示屏而設(shè)計(jì)。它集成了一個(gè)用于 (V{POS}) 的升壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè)用于 (V{NEG}) 的反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器，非常適合電池供電的產(chǎn)品。該芯片采用新穎的技術(shù)，具備出色的線路瞬態(tài)性能。

二、產(chǎn)品特性

2.1 輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：2.9 - 4.5V，能適應(yīng)多種電池供電場景。
• 正輸出電壓：固定為4.6V，在25°C至85°C范圍內(nèi)， (V{POS}) 精度可達(dá)0.5%，并設(shè)有單獨(dú)的 (V{POS}) 輸出感測引腳，可提高輸出電壓的準(zhǔn)確性。
• 負(fù)輸出電壓：可通過數(shù)字方式在 - 1.4V至 - 4.4V范圍內(nèi)編程，默認(rèn)值為 - 4V，能滿足不同AMOLED顯示屏的需求。

2.2 性能特性

• 輸出電流：支持高達(dá)200mA的輸出電流，能為AMOLED顯示屏提供充足的功率。
• 線路瞬態(tài)調(diào)節(jié)：具備出色的線路瞬態(tài)調(diào)節(jié)能力，可有效應(yīng)對輸入電壓的變化，保證輸出電壓的穩(wěn)定。
• 保護(hù)功能：具有短路保護(hù)和熱關(guān)斷功能，當(dāng)輸出短路或芯片溫度過高時(shí)，能自動(dòng)保護(hù)芯片，提高系統(tǒng)的可靠性。
• 關(guān)斷特性：關(guān)斷期間輸出呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，可降低功耗。

2.3 封裝特性

采用2.5mm × 2.5mm、10引腳的QFN封裝，體積小巧，適合對空間要求較高的應(yīng)用。

三、引腳配置與功能

TPS65631W的引腳配置清晰，各引腳功能明確。例如，AGND為模擬地，AVIN為內(nèi)部模擬電路的輸入電源電壓，CTRL為控制引腳，兼具設(shè)備使能和反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓編程功能等。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們需要根據(jù)各引腳的功能進(jìn)行合理連接，以確保芯片正常工作。

四、電氣特性

4.1 升壓轉(zhuǎn)換器

• 輸出電壓：固定為4.6V，在不同溫度和負(fù)載條件下，輸出電壓的公差在一定范圍內(nèi)。
• 開關(guān)電阻：開關(guān)（低端）導(dǎo)通電阻和整流器（高端）導(dǎo)通電阻較小，可降低功率損耗。
• 開關(guān)頻率：典型值為1.7MHz，能在不同負(fù)載電流下保持穩(wěn)定。
• 短路保護(hù)：具備短路保護(hù)功能，可檢測輸出電壓的變化，當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)及時(shí)關(guān)斷轉(zhuǎn)換器。

4.2 反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器

• 輸出電壓：默認(rèn)值為 - 4V，可在 - 1.4V至 - 4.4V范圍內(nèi)編程。
• 開關(guān)電阻：整流器（低端）導(dǎo)通電阻較小，有利于提高轉(zhuǎn)換效率。
• 短路保護(hù)：在啟動(dòng)和正常運(yùn)行時(shí)都具備短路保護(hù)功能，可有效保護(hù)芯片。

4.3 其他特性

還包括CTRL引腳的高低電平閾值電壓、下拉電阻，以及初始化時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間和熱關(guān)斷溫度等參數(shù)，這些參數(shù)對于芯片的正常工作和性能優(yōu)化都非常重要。

五、工作模式

5.1 輸入電壓低于2.9V

當(dāng)輸入電壓低于2.9V時(shí)，設(shè)備仍可繼續(xù)工作，但無法保證全性能運(yùn)行。當(dāng)輸入電壓低于欠壓鎖定（UVLO）閾值時(shí)，設(shè)備將停止工作。

5.2 輸入電壓接近 (V_{POS})（二極管模式）

當(dāng)輸入電壓接近 (V{POS}) 時(shí)，芯片進(jìn)入“二極管”模式，此時(shí)轉(zhuǎn)換器的高端開關(guān)停止切換，使用其體二極管作為整流器。在低輸出電流（約2mA及以下）時(shí)，升壓轉(zhuǎn)換器會(huì)自動(dòng)從脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)換為脈沖跳過模式，以確保 (V{POS}) 保持穩(wěn)定，但會(huì)增加輸出電壓紋波。

5.3 CTRL引腳控制

當(dāng)CTRL引腳為低電平時(shí)，設(shè)備禁用，開關(guān)停止工作；當(dāng)輸入電壓高于UVLO閾值且CTRL引腳為高電平時(shí)，設(shè)備啟用并開始啟動(dòng)序列。

六、編程功能

通過CTRL引腳可以對反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 (V_{NEG}) 進(jìn)行編程。當(dāng)CTRL引腳拉高時(shí)，反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器以默認(rèn)電壓 - 4V啟動(dòng)，然后通過檢測CTRL引腳的上升沿?cái)?shù)量來設(shè)置輸出電壓。需要注意的是，CTRL接口設(shè)計(jì)為處理持續(xù)時(shí)間在2μs至25μs之間的脈沖，超出此范圍的脈沖可能無法被正確識(shí)別。

七、應(yīng)用與設(shè)計(jì)

7.1 典型應(yīng)用電路

TPS65631W的典型應(yīng)用電路適用于智能手機(jī)中的AMOLED顯示屏供電。該電路由單節(jié)鋰離子電池供電，可產(chǎn)生4.6V的正輸出電壓 (V{POS}) 和 - 4V的負(fù)輸出電壓 (V{NEG})，兩個(gè)輸出均可提供高達(dá)200mA的輸出電流。

7.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 電感選擇：升壓轉(zhuǎn)換器和反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器已針對10μH電感進(jìn)行了優(yōu)化，建議在所有應(yīng)用中使用該值。如果使用其他值的電感，需要對電路性能進(jìn)行逐個(gè)案例的評估。
• 電容選擇：推薦的電容值可參考文檔中的表格。使用低于推薦電容值可能會(huì)導(dǎo)致電壓紋波增加，一般來說，輸出功率越低，所需的電容值也越低。
• 穩(wěn)定性：如果使用的組件值與推薦值有顯著差異，需要在全工作條件范圍內(nèi)檢查電路的穩(wěn)定性。

八、布局建議

合理的PCB布局對于TPS65631W的性能至關(guān)重要。以下是一些布局原則：

• 開關(guān)電流布線：在頂層使用短而寬的走線來路由開關(guān)電流，避免通過過孔，因?yàn)檫^孔具有較高的寄生電感和電阻。
• 接地平面和散熱：在第二層使用銅澆鑄作為接地平面和散熱片，并通過多個(gè)熱過孔將散熱墊連接到接地平面。
• 組件放置：將C1盡可能靠近引腳10，C2靠近引腳2和3，C3靠近引腳7，L1靠近引腳1，L2靠近引腳10。
• FBS引腳連接：將FBS引腳直接連接到C2的正極引腳，保持該連接與OUTP和C2之間的連接分開。

九、總結(jié)

TPS65631W是一款功能強(qiáng)大的AMOLED顯示電源芯片，具有輸入輸出特性良好、性能穩(wěn)定、保護(hù)功能完善等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)AMOLED顯示屏電源電路時(shí)，我們可以根據(jù)其特性和應(yīng)用要求，合理選擇組件，優(yōu)化布局，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和可靠性。你在使用類似電源芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。