SGM38042：單電感三輸出AMOLED顯示電源解決方案

在當今的電子設備中，AMOLED顯示屏憑借其高對比度、廣視角和快速響應等優(yōu)勢，被廣泛應用于智能手機、可穿戴設備等產品中。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，我們就來詳細了解一下SGM38042。

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一、產品概述

SGM38042采用單電感雙輸出轉換器的控制方案，能夠同時產生正、負精密穩(wěn)壓電源。其輸出電壓在2.4V至6.4V范圍內以100mV為步長可編程，適用于LCD和AMOLED顯示屏的驅動，以及其他需要正負電源的電路。此外，該芯片還集成了一個能夠提供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、產品特性

（一）單電感三輸出

SGM38042僅使用一個電感就能實現(xiàn)三輸出，這種設計不僅節(jié)省了電路板空間，還降低了成本。對于空間有限的可穿戴設備和智能手機等產品來說，是一個非常實用的特性。

（二）寬輸出負載范圍高效運行

在寬輸出負載范圍內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，延長了設備的電池續(xù)航時間。

（三）1.6MHz PWM模式控制開關頻率

較高的開關頻率有助于減小電感和電容等外部元件的尺寸，進一步節(jié)省電路板空間。同時，也能降低開關損耗，提高整體效率。

（四）輕載脈沖跳躍操作

在輕負載條件下，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，輸出電壓可以進行靈活編程，正輸出電壓范圍為 (V{CPO}= + 2.4V sim + 6.4V)，負輸出電壓范圍為 (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、內部軟啟動以限制浪涌電流，以及過溫保護（OTP）、過流保護（OCP）和短路保護（SCP）等多種保護功能，確保了芯片的可靠性和穩(wěn)定性。

三、應用領域

SGM38042主要應用于AMOLED/LCD智能手機、媒體播放器以及可穿戴設備顯示屏等領域。在這些設備中，它能夠為顯示屏提供穩(wěn)定、可靠的電源，保證顯示屏的正常工作。

四、典型應用電路

典型應用電路中，需要使用一個4.7μH的電感，以及多個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)壓器的開啟和關閉，P2N引腳用于控制正、負輸出的啟動順序，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，能夠適應多種電源供電情況。

（二）電壓精度

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

（三）其他參數(shù)

開關頻率為1.5MHz至1.7MHz，電感峰值電流為1.25A至1.9A，無負載時的電源電流為0.5mA至0.7mA，關斷電流為0.4μA至1μA等。

六、1 - Wire接口

（一）時序特性

1 - Wire接口具有特定的時序特性，包括初始時間、軟啟動時間、高電平脈沖時間、低電平脈沖時間、信號停止指示時間、輸出關閉延遲時間等。這些時序參數(shù)確保了通過1 - Wire接口能夠準確地對輸出電壓進行編程。

（二）編程方法

通過1 - Wire接口可以對正、負輸出電壓進行編程，不同的計數(shù)對應不同的電壓值。例如，計數(shù)1對應 (V{CNO}= - 6.4V) 和 (V{CPO}= 6.4V)，計數(shù)43對應 (V{CNO}= - 2.4V) 和 (V{CPO}= 2.4V) 等。

七、功能與操作

（一）軟啟動

芯片采用內部軟啟動功能，避免了升壓過程中的高浪涌電流，保護了電路元件。

（二）保護功能

1. 過溫保護（OTP）：當結溫超過 + 150℃時，OTP功能會關閉開關操作，當結溫下降約15℃后，轉換器恢復工作。
2. 過流保護（OCP）：通過電流傳感電路監(jiān)測電感電流，當電流超過限制值時，充電電感的開關會關閉，使電感放電。
3. 短路保護（SCP）：當輸出短路到地時，電流限制會降低到500mA，開關頻率會降至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VIN引腳電壓超過UVLO上升閾值時，芯片使能，但只有當使能信號拉高時才會產生輸出電壓。當VIN電壓低于UVLO下降閾值時，芯片禁用。達到UVLO上升閾值后會有40ms的延遲，以防止因VIN電壓尖峰導致芯片誤操作。

（四）有源放電

通過DISP和DISN引腳可以控制正、負輸出的有源放電。當DISP和/或DISN引腳拉高時，在電源關閉時會進行放電，放電10ms后放電開關關閉。

（五）輸出電壓調整

轉換器的輸出電壓會根據(jù)編程的 (V{CPO}) 和 (V{CNO}) 電壓自動調整。

（六）EMI和聲學干擾

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，并盡量縮短和簡化線路。同時，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介質電容。

（八）啟動順序

通過1W引腳和P2N引腳可以控制正、負輸出的啟動順序。當P2N引腳連接到VIN引腳時，正輸出先啟動；連接到AG引腳時，負輸出先啟動；連接到1W引腳時，正、負輸出同時啟動。

八、PCB布局指南

PCB布局對于電源設計至關重要，良好的布局可以減少EMI并實現(xiàn)良好的輸出電壓調節(jié)。對于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，因為過孔具有較高的電感和電阻。如果必須使用，應并行使用多個過孔以減少寄生參數(shù)，特別是對于電源線。
4. 高dv/dt信號：對于高dv/dt信號（開關引腳走線），應盡量減少銅面積，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和返回線。
5. 高di/dt信號：對于高di/dt信號，走線應短、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：輸入電容應靠近IC，使用低電感走線。
7. 開關節(jié)點到電感的走線：盡量縮短開關節(jié)點引腳到電感的走線，以減少EMI發(fā)射和可能耦合到轉換器其他部分的噪聲。
8. 信號隔離：將模擬信號路徑與電源路徑隔離。

九、總結

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功能，適用于多種應用場景。在設計過程中，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際應用中，不妨根據(jù)具體需求，深入挖掘SGM38042的潛力，打造出更加優(yōu)秀的產品。你在使用類似電源芯片時，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。