SGM38042：单电感三输出AMOLED显示电源解决方案

在当今的电子设备中，AMOLED显示屏凭借其高对比度、广视角和快速响应等优势，被广泛应用于智能手机、可穿戴设备等产品中。而SGM38042作为一款专门为AMOLED显示面板提供三输出的电源芯片，具有诸多出色的特性。下面，我们就来详细了解一下SGM38042。

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一、产品概述

SGM38042采用单电感双输出转换器的控制方案，能够同时产生正、负精密稳压电源。其输出电压在2.4V至6.4V范围内以100mV为步长可编程，适用于LCD和AMOLED显示屏的驱动，以及其他需要正负电源的电路。此外，该芯片还集成了一个能够提供50mA输出电流的线性稳压器，并配备了1-Wire接口。输入电压范围为2.7V至5.5V，在升压 - 逆变模式下可优化40mA负载，也支持降压 - 逆变模式。它采用Green WLCSP - 1.51×2.10 - 15B封装，工作环境温度范围为 - 40℃至 + 85℃。

二、产品特性

（一）单电感三输出

SGM38042仅使用一个电感就能实现三输出，这种设计不仅节省了电路板空间，还降低了成本。对于空间有限的可穿戴设备和智能手机等产品来说，是一个非常实用的特性。

（二）宽输出负载范围高效运行

在宽输出负载范围内都能保持较高的效率，这意味着在不同的工作条件下，芯片都能稳定、高效地工作，减少了能量损耗，延长了设备的电池续航时间。

（三）1.6MHz PWM模式控制开关频率

较高的开关频率有助于减小电感和电容等外部元件的尺寸，进一步节省电路板空间。同时，也能降低开关损耗，提高整体效率。

（四）轻载脉冲跳跃操作

在轻负载条件下，芯片采用脉冲跳跃操作，能够有效降低功耗，提高能源利用率。

（五）可编程输出

通过1 - Wire接口，输出电压可以进行灵活编程，正输出电压范围为 (V{CPO}= + 2.4V sim + 6.4V)，负输出电压范围为 (V{CNO}= - 2.4V sim - 6.4V)，辅助输出轨可固定为2.8V或1.8V，满足不同应用的需求。

（六）其他特性

芯片还具备40mA输出电流能力、可配置的有源放电功能、内部软启动以限制浪涌电流，以及过温保护（OTP）、过流保护（OCP）和短路保护（SCP）等多种保护功能，确保了芯片的可靠性和稳定性。

三、应用领域

SGM38042主要应用于AMOLED/LCD智能手机、媒体播放器以及可穿戴设备显示屏等领域。在这些设备中，它能够为显示屏提供稳定、可靠的电源，保证显示屏的正常工作。

四、典型应用电路

典型应用电路中，需要使用一个4.7μH的电感，以及多个10μF的电容。输入电压范围为2.7V至5.5V，通过CVO_EN引脚控制线性稳压器的开启和关闭，P2N引脚用于控制正、负输出的启动顺序，1 - Wire接口用于编程输出电压。

五、电气特性

（一）输入电压范围

输入电压范围为2.7V至5.5V，能够适应多种电源供电情况。

（二）电压精度

正输出电压精度在不同设定值下有所不同，例如在 (V{CPO}= + 4.6V) 时，精度为 - 45mV至 + 45mV；负输出电压精度在 (V{CNO}= - 2.4V) 时，精度为 - 45mV至 + 45mV。线性稳压器输出电压精度在 (V{CVO}= + 2.8V) 时为 - 100mV至 + 100mV，在 (V{CVO}= + 1.8V) 时为 - 45mV至 + 45mV。

（三）其他参数

开关频率为1.5MHz至1.7MHz，电感峰值电流为1.25A至1.9A，无负载时的电源电流为0.5mA至0.7mA，关断电流为0.4μA至1μA等。

六、1 - Wire接口

（一）时序特性

1 - Wire接口具有特定的时序特性，包括初始时间、软启动时间、高电平脉冲时间、低电平脉冲时间、信号停止指示时间、输出关闭延迟时间等。这些时序参数确保了通过1 - Wire接口能够准确地对输出电压进行编程。

（二）编程方法

通过1 - Wire接口可以对正、负输出电压进行编程，不同的计数对应不同的电压值。例如，计数1对应 (V{CNO}= - 6.4V) 和 (V{CPO}= 6.4V)，计数43对应 (V{CNO}= - 2.4V) 和 (V{CPO}= 2.4V) 等。

七、功能与操作

（一）软启动

芯片采用内部软启动功能，避免了升压过程中的高浪涌电流，保护了电路元件。

（二）保护功能

1. 过温保护（OTP）：当结温超过 + 150℃时，OTP功能会关闭开关操作，当结温下降约15℃后，转换器恢复工作。
2. 过流保护（OCP）：通过电流传感电路监测电感电流，当电流超过限制值时，充电电感的开关会关闭，使电感放电。
3. 短路保护（SCP）：当输出短路到地时，电流限制会降低到500mA，开关频率会降至300kHz，防止芯片损坏。

（三）欠压锁定

芯片集成了欠压锁定（UVLO）模块，当VIN引脚电压超过UVLO上升阈值时，芯片使能，但只有当使能信号拉高时才会产生输出电压。当VIN电压低于UVLO下降阈值时，芯片禁用。达到UVLO上升阈值后会有40ms的延迟，以防止因VIN电压尖峰导致芯片误操作。

（四）有源放电

通过DISP和DISN引脚可以控制正、负输出的有源放电。当DISP和/或DISN引脚拉高时，在电源关闭时会进行放电，放电10ms后放电开关关闭。

（五）输出电压调整

转换器的输出电压会根据编程的 (V{CPO}) 和 (V{CNO}) 电压自动调整。

（六）EMI和声学干扰

为了减少电磁干扰（EMI），可以在输入电源路径中插入铁氧体磁珠，并尽量缩短和简化线路。同时，芯片将最低脉冲跳跃频率限制在可听频率范围以上，避免声学干扰。

（七）元件和参数选择

推荐使用4.7μF的电感以获得最佳效率，输入电容 (C{IN})、(C{v})、(C{PR})、(CNR)、(C{P}) 和 (C_{N}) 可选择4.7μF至47μF的电容，建议使用低损耗的Z5U、X7R和X5R介质电容。

（八）启动顺序

通过1W引脚和P2N引脚可以控制正、负输出的启动顺序。当P2N引脚连接到VIN引脚时，正输出先启动；连接到AG引脚时，负输出先启动；连接到1W引脚时，正、负输出同时启动。

八、PCB布局指南

PCB布局对于电源设计至关重要，良好的布局可以减少EMI并实现良好的输出电压调节。对于SGM38042，以下布局指南可供参考：

1. 电源接地平面：将电源接地平面放在顶层，所有电容接地和PG引脚必须连接在一个不间断的接地平面上。
2. 模拟地和电源地：AG和PG必须连接在同一接地平面上。
3. 过孔使用：尽量避免使用过孔，因为过孔具有较高的电感和电阻。如果必须使用，应并行使用多个过孔以减少寄生参数，特别是对于电源线。
4. 高dv/dt信号：对于高dv/dt信号（开关引脚走线），应尽量减少铜面积，避免与其他走线或接地平面形成无意的平行板电容。最好在同一层上布线信号和返回线。
5. 高di/dt信号：对于高di/dt信号，走线应短、宽且间距紧密，以减少杂散电感和电流环路面积，防止EMI。
6. 输入电容：输入电容应靠近IC，使用低电感走线。
7. 开关节点到电感的走线：尽量缩短开关节点引脚到电感的走线，以减少EMI发射和可能耦合到转换器其他部分的噪声。
8. 信号隔离：将模拟信号路径与电源路径隔离。

九、总结

SGM38042作为一款单电感三输出的AMOLED显示电源芯片，具有多种出色的特性和保护功能，适用于多种应用场景。在设计过程中，合理选择元件参数、优化PCB布局，能够充分发挥芯片的性能，为AMOLED显示屏提供稳定、可靠的电源。各位电子工程师在实际应用中，不妨根据具体需求，深入挖掘SGM38042的潜力，打造出更加优秀的产品。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。