深入剖析 TPS65138/TPS65138A：雙輸出AMOLED顯示電源的卓越之選

在電子設(shè)備日新月異的今天，AMOLED顯示屏憑借其高對(duì)比度、廣視角和快速響應(yīng)時(shí)間等優(yōu)勢(shì)，在智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。而支持AMOLED顯示屏正常工作的電源管理芯片至關(guān)重要。德州儀器（TI）推出的TPS65138和TPS65138A雙輸出電源芯片，專門用于驅(qū)動(dòng)AMOLED顯示屏，為工程師們帶來(lái)了出色的解決方案。

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產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

輸入范圍與精度

TPS65138和TPS65138A的輸入電壓范圍為2.9V至4.5V，能夠適配多種電池供電系統(tǒng)。其正輸出電壓（V_POS）固定為4.62V，輸出電壓精度可達(dá)0.8%，能為AMOLED顯示屏提供穩(wěn)定的正電源。

負(fù)輸出可編程

負(fù)輸出電壓（V_NEG）具有數(shù)字可編程特性，不同型號(hào)可編程范圍有所不同。TPS65138的V_NEG范圍為 -2.2V至 -6.2V，TPS65138A為 -2.2V至 -5.2V，默認(rèn)值均為 -4.9V。這一特性使得工程師能夠根據(jù)具體的AMOLED顯示屏需求靈活調(diào)整負(fù)電源電壓。

出色的性能表現(xiàn)

該芯片具備300mA的輸出電流能力，并且具有卓越的線路瞬態(tài)調(diào)節(jié)能力，能夠有效避免因輸入電壓波動(dòng)而對(duì)AMOLED顯示屏造成干擾。同時(shí)，芯片還集成了短路保護(hù)和熱關(guān)斷功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

小巧封裝

采用3mm × 3mm的QFN封裝，體積小巧，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如便攜式設(shè)備。

應(yīng)用領(lǐng)域

主要應(yīng)用于有源矩陣OLED（AMOLED）顯示屏，為其提供穩(wěn)定的正、負(fù)電源，確保顯示屏的正常顯示和良好性能。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

功能模塊組成

TPS65138由一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè)反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器組成。升壓轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)產(chǎn)生固定的4.62V正輸出電壓（V_POS），反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器則用于生成可編程的負(fù)輸出電壓（V_NEG）。

軟啟動(dòng)與啟動(dòng)順序

芯片具有軟啟動(dòng)功能，可限制浪涌電流。當(dāng)通過(guò)CTRL引腳使能芯片時(shí)，升壓轉(zhuǎn)換器首先以降低的開(kāi)關(guān)電流限制啟動(dòng)。在CTRL引腳置高8ms后，反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器以默認(rèn)的V_NEG值（ -4.9V）啟動(dòng)。

短路保護(hù)機(jī)制

該芯片對(duì)輸出端接地短路以及輸出端之間短路均具有保護(hù)功能。在正常工作時(shí)，若V_POS低于3.7V持續(xù)超過(guò)3ms，或者V_NEG高于 -1V持續(xù)超過(guò)3ms，芯片將進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，且該狀態(tài)會(huì)被鎖存。在啟動(dòng)過(guò)程中，若出現(xiàn)V_POS在CTRL置高8ms后未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)、V_NEG在CTRL置高8ms后高于閾值水平或在16ms后未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)等情況，芯片同樣會(huì)進(jìn)入關(guān)斷鎖存狀態(tài)。要恢復(fù)正常工作，需要將V_IN電壓降至欠壓鎖定閾值（UVLO）以下，或者將CTRL引腳進(jìn)行高低電平切換操作。

引腳功能與使用

引腳定義

CTRL引腳的雙重功能

CTRL引腳具有兩個(gè)重要功能。一方面，它可以作為使能引腳，當(dāng)引腳拉高時(shí)，芯片開(kāi)啟工作；拉低時(shí)，芯片關(guān)閉。另一方面，它還可以通過(guò)數(shù)字接口對(duì)V_NEG進(jìn)行編程。如果不需要數(shù)字輸出電壓設(shè)置功能，CTRL引腳也可作為標(biāo)準(zhǔn)的使能引腳使用，此時(shí)V_NEG將以默認(rèn)值 -4.9V輸出。

數(shù)字接口編程

通過(guò)CTRL引腳的數(shù)字接口，可以對(duì)V_NEG進(jìn)行數(shù)字步進(jìn)編程。芯片內(nèi)部集成了一個(gè)6位DAC，根據(jù)施加到CTRL引腳的上升沿?cái)?shù)量來(lái)設(shè)置V_NEG的電壓值。具體的編程關(guān)系可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)中的編程表格（Table 3和Table 4）。

PCB布局設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電容放置

將PVIN引腳的輸入電容和OUTN引腳的輸出電容盡可能靠近芯片放置，并使用短而寬的走線進(jìn)行連接，以減少寄生電感和電阻，提高電源的穩(wěn)定性。同樣，OUTP引腳的輸出電容也應(yīng)盡量靠近芯片，并采用合適的走線方式。

CT電容接地

將CT電容的接地端直接與GND引腳（引腳6）相連，確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸和準(zhǔn)確的電壓建立時(shí)間設(shè)置。

接地處理

輸入地和輸出地應(yīng)在同一電路板層上連接，避免通過(guò)過(guò)孔連接，以減小接地阻抗和干擾。

總結(jié)與思考

TPS65138和TPS65138A雙輸出電源芯片為AMOLED顯示屏的電源設(shè)計(jì)提供了全面而可靠的解決方案。其豐富的特性、靈活的編程能力和良好的性能表現(xiàn)，使得工程師能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中，合理的PCB布局設(shè)計(jì)對(duì)于發(fā)揮芯片的最佳性能至關(guān)重要。各位工程師在使用該芯片時(shí)，不妨思考如何根據(jù)具體的產(chǎn)品需求，進(jìn)一步優(yōu)化電路設(shè)計(jì)和布局，以實(shí)現(xiàn)更好的系統(tǒng)性能。同時(shí)，對(duì)于芯片的數(shù)字編程功能，如何更高效地進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和調(diào)試，也是值得深入探索的問(wèn)題。