TPS65631W：AMOLED显示电源的理想选择

在电子设备飞速发展的今天，AMOLED显示屏凭借其高对比度、快速响应和广视角等优势，在智能手机、平板电脑等设备中得到了广泛应用。而要驱动AMOLED显示屏，合适的电源管理芯片至关重要。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）推出的TPS65631W双输出AMOLED显示电源。

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一、产品概述

TPS65631W专为驱动需要正负电源轨的AMOLED（有源矩阵有机发光二极管）显示屏而设计。它集成了一个用于 (V{POS}) 的升压转换器和一个用于 (V{NEG}) 的反相降压 - 升压转换器，非常适合电池供电的产品。该芯片采用新颖的技术，具备出色的线路瞬态性能。

二、产品特性

2.1 输入输出特性

• 输入电压范围：2.9 - 4.5V，能适应多种电池供电场景。
• 正输出电压：固定为4.6V，在25°C至85°C范围内， (V{POS}) 精度可达0.5%，并设有单独的 (V{POS}) 输出感测引脚，可提高输出电压的准确性。
• 负输出电压：可通过数字方式在 - 1.4V至 - 4.4V范围内编程，默认值为 - 4V，能满足不同AMOLED显示屏的需求。

2.2 性能特性

• 输出电流：支持高达200mA的输出电流，能为AMOLED显示屏提供充足的功率。
• 线路瞬态调节：具备出色的线路瞬态调节能力，可有效应对输入电压的变化，保证输出电压的稳定。
• 保护功能：具有短路保护和热关断功能，当输出短路或芯片温度过高时，能自动保护芯片，提高系统的可靠性。
• 关断特性：关断期间输出呈高阻抗状态，可降低功耗。

2.3 封装特性

采用2.5mm × 2.5mm、10引脚的QFN封装，体积小巧，适合对空间要求较高的应用。

三、引脚配置与功能

TPS65631W的引脚配置清晰，各引脚功能明确。例如，AGND为模拟地，AVIN为内部模拟电路的输入电源电压，CTRL为控制引脚，兼具设备使能和反相降压 - 升压转换器输出电压编程功能等。在设计电路时，我们需要根据各引脚的功能进行合理连接，以确保芯片正常工作。

四、电气特性

4.1 升压转换器

• 输出电压：固定为4.6V，在不同温度和负载条件下，输出电压的公差在一定范围内。
• 开关电阻：开关（低端）导通电阻和整流器（高端）导通电阻较小，可降低功率损耗。
• 开关频率：典型值为1.7MHz，能在不同负载电流下保持稳定。
• 短路保护：具备短路保护功能，可检测输出电压的变化，当出现短路时及时关断转换器。

4.2 反相降压 - 升压转换器

• 输出电压：默认值为 - 4V，可在 - 1.4V至 - 4.4V范围内编程。
• 开关电阻：整流器（低端）导通电阻较小，有利于提高转换效率。
• 短路保护：在启动和正常运行时都具备短路保护功能，可有效保护芯片。

4.3 其他特性

还包括CTRL引脚的高低电平阈值电压、下拉电阻，以及初始化时间、关断时间、数据存储时间和热关断温度等参数，这些参数对于芯片的正常工作和性能优化都非常重要。

五、工作模式

5.1 输入电压低于2.9V

当输入电压低于2.9V时，设备仍可继续工作，但无法保证全性能运行。当输入电压低于欠压锁定（UVLO）阈值时，设备将停止工作。

5.2 输入电压接近 (V_{POS})（二极管模式）

当输入电压接近 (V{POS}) 时，芯片进入“二极管”模式，此时转换器的高端开关停止切换，使用其体二极管作为整流器。在低输出电流（约2mA及以下）时，升压转换器会自动从脉宽调制转换为脉冲跳过模式，以确保 (V{POS}) 保持稳定，但会增加输出电压纹波。

5.3 CTRL引脚控制

当CTRL引脚为低电平时，设备禁用，开关停止工作；当输入电压高于UVLO阈值且CTRL引脚为高电平时，设备启用并开始启动序列。

六、编程功能

通过CTRL引脚可以对反相降压 - 升压转换器的输出电压 (V_{NEG}) 进行编程。当CTRL引脚拉高时，反相降压 - 升压转换器以默认电压 - 4V启动，然后通过检测CTRL引脚的上升沿数量来设置输出电压。需要注意的是，CTRL接口设计为处理持续时间在2µs至25µs之间的脉冲，超出此范围的脉冲可能无法被正确识别。

七、应用与设计

7.1 典型应用电路

TPS65631W的典型应用电路适用于智能手机中的AMOLED显示屏供电。该电路由单节锂离子电池供电，可产生4.6V的正输出电压 (V{POS}) 和 - 4V的负输出电压 (V{NEG})，两个输出均可提供高达200mA的输出电流。

7.2 设计要点

• 电感选择：升压转换器和反相降压 - 升压转换器已针对10µH电感进行了优化，建议在所有应用中使用该值。如果使用其他值的电感，需要对电路性能进行逐个案例的评估。
• 电容选择：推荐的电容值可参考文档中的表格。使用低于推荐电容值可能会导致电压纹波增加，一般来说，输出功率越低，所需的电容值也越低。
• 稳定性：如果使用的组件值与推荐值有显著差异，需要在全工作条件范围内检查电路的稳定性。

八、布局建议

合理的PCB布局对于TPS65631W的性能至关重要。以下是一些布局原则：

• 开关电流布线：在顶层使用短而宽的走线来路由开关电流，避免通过过孔，因为过孔具有较高的寄生电感和电阻。
• 接地平面和散热：在第二层使用铜浇铸作为接地平面和散热片，并通过多个热过孔将散热垫连接到接地平面。
• 组件放置：将C1尽可能靠近引脚10，C2靠近引脚2和3，C3靠近引脚7，L1靠近引脚1，L2靠近引脚10。
• FBS引脚连接：将FBS引脚直接连接到C2的正极引脚，保持该连接与OUTP和C2之间的连接分开。

九、总结

TPS65631W是一款功能强大的AMOLED显示电源芯片，具有输入输出特性良好、性能稳定、保护功能完善等优点。在设计AMOLED显示屏电源电路时，我们可以根据其特性和应用要求，合理选择组件，优化布局，以实现最佳的性能和可靠性。你在使用类似电源芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。