【導讀】隨著電子信息產品屏幕顯示技術的演進，AMOLED（Active-Matrix Organic LED）顯示屏，即有源矩陣有機發光二極管顯示屏，因具有色彩鮮豔、輕薄、主動發光（無需背光源）、視角寬、清晰度高、亮度高、響應快速
、能耗低
、使用溫度範圍廣
、抗震能力強、可實現柔軟顯示等特點，成為當今高端顯示屏的熱門選擇。智能手環、智能手表等也已全麵采用AMOLED顯示屏。

SGM38046是一顆專門為智能手環、智能手表等小尺寸AMOLED顯示屏提供AVDD、ELVDD、ELVSS的電源管理芯片，在對稱電壓ELVDD
、ELVSS模式下效率優化。

小尺寸AMOLED顯示屏電源芯片技術演變路線

影響AMOLED電源器件架構的因素：

●    綜合尺寸（多電感、單電感
、無電感）
；

●    輸入電壓範圍
；

●    輸出電壓配置（非對稱電壓、對稱電壓）；

●    負載電流大小。

幾種常見的單電感架構：

●    架構A：Boost + NVCP（負壓電荷泵）；

●    架構B：Boost/Bypass + LDO + NVCP；

●    架構C：Buck-Boost + LDO + NVCP；

●    架構D：類似SGM38042的SIMO（單電感多輸出）架構。

無電感架構：

●    SGM38045：無電感架構，且待下回分解。

電荷泵結構簡介

圖1 幾種常見的電荷泵結構示意圖

電荷泵結構特點：

●    每使用一個飛電容
，需要4個開關管
，矽片開銷大。

●    在接近整倍率電壓下工作時，效率主要由開關組導通電阻決定。

●    小電流高電壓場景對開關組導通電阻要求低，效率高，解決方案優勢顯著。

幾種常見小尺寸電源架構的優缺點對比分析

架構A：Boost + NVCP（負壓電荷泵）

圖2 架構A

優點：

●    Boost架構相對簡單
；

●    外圍僅需1L+6C。

缺點：

●    僅2路輸出
，無AVDD；

●    不適用於高壓電池應用，連接充電器輸出不穩
；

●    需要複雜的負壓電荷泵電路
，11個開關管，外圍器件多
；

●    正壓效率損失大


；

●    不適用於對稱電壓。

架構B：Boost/Bypass + LDO + NVCP

圖3 架構B

優點：

●    Boost/Bypass架構AVDD不再受限於輸入電壓範圍；

●    配置相對靈活。

缺點：

●    對稱電壓應用，VIN高壓時效率低下；

●    非對稱電壓應用
，正壓效率損失大
；

●    不適用更高電壓電池、更低輸出電壓的應用
；

●    需要-0.5×CP
，12個開關管，外圍器件多
；

●    外圍需要1L+10C。

SGM38042架構：SIMO（單電感多輸出）

圖4 SGM38042架構

優點：

●    專利電路
，分時SIMO架構
，電路框架簡單；

●    無需負壓電荷泵
，僅需7個開關管；

●    正負電源紋波抑製，LDO損耗低；

●    輸入電壓範圍寬
；

●    外圍僅需1L+6C。

缺點：

●    AVDD由VIN經LDO輸出，電壓範圍受限於VIN；

●    SIMO架構輸出正負壓，需要采用高耐壓器件來實現
，效率提升困難。

SGM38046架構

圖5 SGM38046架構

優點：

●    AVDD不再受限於輸入電壓範圍；

●    適用於對稱電壓
，效率相對較高；

●    適合高壓電池應用。

缺點：

●    Buck-Boost架構，需要Q1~Q4共4個大管

；

●    外圍需要1L+9C。

ELVDD/ELVSS為什麼要采用對稱電壓
？

對稱電壓下AMOLED屏的功耗更低：

●    非對稱模式下ELVDD/ELVSS采用4.6V/-2.4V總壓差7V供電
；

●    對稱模式下ELVDD/ELVSS采用3.3V/-3.3V總壓差6.6V供電；

●    單從工作電壓看
，非對稱情況下7V比對稱電壓6.6V效率低6.06%。

對稱模式下電路架構更簡單
，如下圖所示：

圖6 非對稱及對稱模式下電路示意圖

●    非對稱模式下負壓電荷泵需要7~8個MOSFET；

●    對稱模式下負壓電荷泵僅需要4個MOSFET。

對稱模式的電源拓撲架構比非對稱模式更省電，如下圖所示：

圖7 非對稱及對稱模式下電路架構

非對稱模式下：

●    ELVDD需由5.4V產生4.6V，損耗15%；

●    AVDD需由5.4V產生3.3V，損耗39%
；

●    ELVSS需由-2.7V產生-2.4V
，損耗11%。

對稱模式下：

●    ELVDD僅需由3.6V產生3.3V，損耗8.4%

；

●    AVDD僅需由3.6V產生3.3V，損耗8.4%；

●    ELVSS僅需由-3.6V產生-3.3V，損耗8.4%。

兩相比較，對稱模式下各電源比非對稱模式下省電：

●    ELVDD省6.6%；

●    AVDD省30.6%；

●    ELVSS省2.6%。

補充說明：VDD-VSS不對稱電壓結構是從LCD采用的薄膜晶體管陣列（TFT Matrix）驅動沿襲過來的。演化的小尺寸TFT驅動結構是針對電源電壓範圍，TFT的開關特性
，顯示單元驅動要求和既有設計繼承的設計綜合優化的結果。TFT設計以及盡力降低它和OLED工作電壓促成了可以采用對稱方式供電
；目前受限製於ITO透明引線的特性
，在大尺寸應用中尚不能采用對稱方式供電。

SGM38046是一顆以對稱電壓模式優化的小尺寸AMOLED電源芯片（同樣支持非對稱電壓模式工作
，但在該模式下性能與其它芯片類似）。

SGM38046主要特性

●    輸入電壓：2.7V～5.5V
；

●    AVDD輸出電壓：3.3V

；

●    OVDD輸出電壓：2.8V～4.6V（默認輸出電壓：3.3V ± 1%
，0.1V步進）；

●    OVSS輸出電壓：-0.6V～-4.0V（默認輸出電壓：3.3V ± 1%，0.1V步進）；

●    OVDD & OVSS組合輸出電流能力高達90mA；

●    優秀的線性和負載調整率
；

●    低紋波和優秀的瞬態響應
；

●    輸出負載與輸入分離
；

●    欠壓鎖定、過流保護、短路保護
、過壓保護和過溫保護功能；

●    輕載效率下節能（Power-Save）模式；

●    關斷電流：低於1μA；

●    WLCSP-2×2-16B綠色封裝。

SGM38046封裝及引腳分布

圖8 SGM38046封裝圖

SGM38046典型應用電路圖

圖9 SGM38046典型應用電路

SGM38046效率曲線

圖10 SGM38046效率曲線

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