SGM38045无电感电源管理芯片设计方案

一、引言

随着智能穿戴设备的普及，小尺寸AMOLED显示屏在智能手环、智能手表等设备中的应用越来越广泛。这些设备对电源管理芯片的要求越来越高，不仅需要高效率、低功耗，还需要在有限的空间内实现多电压输出。圣邦微电子推出的SGM38045无电感电源管理芯片，正是为了满足这些需求而设计的。本文将详细介绍SGM38045无电感电源管理芯片的设计方案，包括主控芯片型号、设计中的作用以及详细型号等。

二、SGM38045芯片概述

SGM38045是圣邦微电子重点推出的一颗专门为智能手环、智能手表等小尺寸AMOLED显示屏提供AVDD（数字接口电压）、ELVDD（电致发光正驱动电压）、ELVSS（电致发光负驱动电压）的无电感电源管理芯片。其独特的无电感架构不仅保证了高效率，还省掉了传统DC/DC架构所需的功率电感，从而消除了终端客户整机厚度受电感高度制约的问题，并节省了电感的成本。

三、主控芯片型号及作用

1. 主控芯片型号

SGM38045是本次设计的主控芯片，其内部采用×1/×1.5自适应模式电荷泵结构，无需功率电感即可实现多电压输出。

2. 在设计中的作用

SGM38045在设计中的主要作用包括：

• 提供稳定的电压输出：SGM38045能够输出AVDD、ELVDD、ELVSS等多个稳定的工作电压，满足AMOLED显示屏的驱动需求。

• 节省空间：无电感设计使得SGM38045的体积大大减小，非常适合应用于空间有限的智能手环、智能手表等设备中。

• 提高效率：独特的电荷泵结构使得SGM38045在转换效率上表现出色，降低了功耗，延长了设备的续航时间。

• 降低成本：省掉了功率电感，不仅降低了材料成本，还简化了生产工艺，提高了生产效率。

四、SGM38045详细型号及特性

1. 封装及引脚布局

SGM38045采用WLCSP-1.2×2.4-17B封装，其引脚布局方案独特，允许客户使用通孔FPC进行设计，避免了常规引脚布局时为防止焊盘过孔漏锡问题而采用盲埋孔工艺的需求。这意味着SGM38045可以支持采用通孔的双层FPC，从而大幅降低了FPC成本。

2. 输入电压范围

SGM38045的输入电压范围为2.7V至4.8V，这使其能够适用于多种电源环境，提高了芯片的通用性。

3. 输出电压及电流能力

• AVDD输出电压：3.3V

• OVDD输出电压范围：2.8V至3.5V（默认输出：3.3V ±0.9%，0.1V步进）

• OVSS输出电压范围：-2.8V至-3.5V（默认输出：-3.3V ±0.9%，0.1V步进）

• OVDD&OVSS输出电流能力：高达70mA

• OVDD-OVSS效率：高达89.2%

4. 工作模式及效率

SGM38045采用×1/×1.5自适应模式电荷泵结构，能够根据输入电压自动调节工作模式。以3.3V输出为例，当电源电压VIN高于3.7V时，主电荷泵工作在1倍压输出的Bypass直通模式，主输出电压VVOP≈VIN；当电源电压VIN低于3.7V时，主电荷泵工作在1.5倍压输出的模式。这种自适应模式使得SGM38045在不同输入电压下都能保持高效率。

5. 保护功能

SGM38045内置了欠压锁定、过流保护、短路保护和过温保护等多种保护功能，确保了芯片在异常情况下能够正常工作，提高了系统的可靠性。

6. 节能模式

在轻载效率下，SGM38045能够自动进入节能模式，降低功耗，进一步延长设备的续航时间。

7. 关断电流

SGM38045的关断电流低于1μA，这使其在待机状态下几乎不消耗电能，有助于延长设备的待机时间。

五、SGM38045在AMOLED显示屏模组中的应用

1. AMOLED显示驱动原理

AMOLED显示屏的驱动原理是通过控制像素单元中的MOS管通断来实现发光。以一个像素单元为例，M1管和M2管都是PMOS管，当VG为负压低电平时，M1、M2导通，会产生漏极电流IDRIVE，IDRIVE决定OLED发光亮度。VG控制像素单元MOS通断，VS决定像素点的发光亮度。因此，电源管理芯片需要在非常宽范围内同时输出多个稳定的工作电压，包括电致发光EL的正、负驱动电压以及数字接口电压。

2. SGM38045在AMOLED显示屏模组中的应用

SGM38045的无电感设计使其非常适合应用在AMOLED显示屏模组上。其独特的WLCSP-1.2×2.4-17B封装引脚布局方案允许客户使用通孔FPC进行设计，这不仅降低了FPC的成本，还使得模组的避空设计更加方便。此外，SGM38045能够同时输出AVDD、ELVDD、ELVSS等多个稳定的工作电压，满足AMOLED显示屏的驱动需求。

六、SGM38045设计实例

1. 典型应用电路

SGM38045的典型应用电路包括输入电源、电荷泵、LDO、输出滤波电容等部分。输入电源通过电荷泵升压或降压后，经过LDO稳压输出AVDD、ELVDD、ELVSS等多个电压。输出滤波电容用于平滑输出电压，提高稳定性。

2. 设计步骤

1. 确定输入电压范围：根据设备的电源环境，确定SGM38045的输入电压范围。

2. 选择输出电压及电流能力：根据AMOLED显示屏的驱动需求，选择SGM38045的输出电压及电流能力。

3. 设计电路：根据典型应用电路，设计SGM38045的外围电路，包括输入电源、电荷泵、LDO、输出滤波电容等部分。

4. 仿真与测试：使用仿真软件对电路进行仿真，验证其性能是否满足要求。然后进行实际测试，调整电路参数以达到最佳性能。

3. 注意事项

• 输入电压稳定性：确保输入电压的稳定性，避免电压波动对SGM38045性能的影响。

• 散热设计：在设计中考虑散热问题，确保SGM38045在工作过程中不会过热。

• 滤波电容选择：选择合适的滤波电容，以平滑输出电压，提高稳定性。

七、结论

SGM38045作为一款专为智能手环、智能手表等小尺寸AMOLED显示屏设计的无电感电源管理芯片，具有高效率、低功耗、节省空间、降低成本等优点。其独特的无电感架构和自适应模式电荷泵结构使得SGM38045在不同输入电压下都能保持高效率，同时提供了多个稳定的工作电压输出，满足了AMOLED显示屏的驱动需求。通过合理的设计和应用，SGM38045能够显著提升智能穿戴设备的性能和用户体验。