SGM3837A：AMOLED显示电源的理想选择

在当今的电子设备中，AMOLED显示屏凭借其出色的显示效果，如高对比度、广视角和快速响应时间等，被广泛应用于智能手机、平板电脑等设备。而要让AMOLED显示屏正常工作，一个稳定可靠的电源供应至关重要。SGMICRO的SGM3837A就是一款专门为AMOLED显示屏设计的三输出800mA电源，下面我们就来详细了解一下它。

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一、产品概述

SGM3837A专为为需要VELVDD、FLVSS和VAVDD的AMOLED（有源矩阵有机发光二极管）显示屏供电而设计。该器件集成了两个升压转换器（VO1用于VELVDD，VO3用于VAVDD）和一个反相降压 - 升压转换器（VO2用于VELVSS）。三个转换器的输出电压都可以通过数字接口控制引脚（ASWIRE和ESWIRE）以数字步进方式进行编程。它采用了绿色WLCSP - 2×2 - 25B - A封装。

二、产品特性

1. 输入电压范围

输入电源电压范围为2.5V至5.0V，能适应多种不同的电源环境。

2. 升压转换器（ELVDD）

• 输出电压范围为4.6V至5.0V，以100mV为步进，默认输出电压为4.6V，在4.6V时精度为0.7%。
• 能提供较高的输出精度，确保为AMOLED显示屏提供稳定的电源。

3. 反相降压 - 升压转换器（ELVSS）

• 输出电压范围为 - 6.6V至 - 0.5V，以100mV为步进，默认输出电压为 - 1.4V。
• 在 - 1.4V时变化为±40mV，在 - 3V时变化为±30mV，输出电压稳定性较好。

4. 输出电流能力

• ELVDD - ELVSS组合输出电流能力在不同输入电压和输出电压条件下有所不同，例如在 (V{IN}=2.5V)，(V{VO2}=-1.4V) 时为800mA，在 (V{IN}=2.9V)，(V{VO2}=-4V) 时为900mA。
• 升压转换器（AVDD）输出电压在SET = Low时为7.1V至7.8V，SET = High时为6.9V至7.9V，默认输出电压为7.6V，输出电流能力为150mA。

5. 其他特性

• 可通过SET引脚选择ASWIRE设置。
• 具有 (V_{IN}) 和 (Vout) 双向隔离、短路保护（SCP）、过载保护和热关断功能。
• (FLVSS) 启动延迟为5.7ms，短路和OLP检测时间为0.71ms。

三、应用领域

SGM3837A适用于智能手机和平板电脑等设备的有源矩阵OLED显示屏，能为这些设备的显示屏提供稳定的电源，确保显示效果。

四、电气特性

1. 电源电流和热保护

• AVIN、PVIN输入电压范围为2.5V至5V，启动阈值电压和停止阈值电压有明确的范围。
• 禁用时AVIN、PVIN电源电流较小，无负载且VASWIRE = VESWIRE = high时为2.7mA。
• 热关断温度在温度上升时为145℃，温度下降时为135℃。

2. 各转换器特性

• 升压转换器（VO1）：输出电压范围为4.6V至5.0V，开关频率典型值为1.45MHz，电流限制为1.85A，最大输出电流为800mA等。
• 反相降压 - 升压转换器（VO2）：输出电压范围为 - 6.6V至 - 0.5V，开关频率典型值为1.35MHz，电流限制为4.20A，不同条件下最大输出电流有所不同。
• 升压转换器（VO3）：SET不同时输出电压范围不同，开关频率典型值为1.45MHz，电流限制为1.20A，最大输出电流为150mA。

3. 接口特性

ESWIRE和ASWIRE输入高、低阈值电压有明确范围，下拉电阻均为680kΩ。

五、时序要求

包括短路定时器、ESWIRE和ASWIRE接口的初始化时间、关断时间、脉冲高低电平时间、数据存储/接受时间等，以及各输出的启动时间和放电时间等。例如，VO1启动时间典型值为3.00ms，VO2启动时间典型值为0.70ms且有5.70ms的启动延迟，VO3启动时间典型值为1.40ms。

六、典型性能特性

1. 效率方面

VO1和VO2组合效率以及VO3效率与输出电流和输入电压有关，不同输入电压下效率曲线不同，能帮助工程师了解在不同工作条件下的效率情况，从而优化电源设计。

2. 电压调节方面

VO1、VO2、VO3的线路调节和负载调节特性展示了输出电压随输入电压和输出电流变化的情况，确保在不同工作条件下输出电压的稳定性。

3. 输出电流方面

VO1和VO2组合最大输出电流以及VO3最大输出电流与输入电压有关，不同输出电压下曲线不同，为工程师在设计时选择合适的输入电压和输出电流提供参考。

4. 纹波和瞬态响应方面

展示了各输出在不同负载和输入电压变化时的纹波和瞬态响应情况，如VO1在不同负载下的输出纹波，以及各输出在输入电压变化时的线路瞬态和负载瞬态响应，帮助工程师评估电源在动态工作条件下的性能。

七、推荐组件选择

文档给出了各转换器推荐的电容和电感组件的参数、数量、电气规格、型号和制造商等信息。例如，ELVDD的输入电容CIN1推荐使用22μF、X5R、10V、0603的GRM188R61A226ME15D（Murata），电感LVO1推荐使用4.7μH、1.9A、100mΩ、252010的HTEH25201T - 4R7MSR（Cyntec）等。这为工程师在实际设计中选择合适的组件提供了参考，确保电源性能的稳定。

八、详细功能描述

1. 欠压锁定（UVLO）

内置的欠压锁定功能会监测输入电压，当输入电压过低无法正常工作时，会禁用设备，保护设备免受低电压的影响。

2. 热关断（TSD）

当结温超过145℃（典型值）时，设备会触发热关断功能，防止设备因过热和过度功耗而损坏。通过同时切换ESWIRE和ASWIRE可以恢复设备的运行。

3. 启动序列

• 拉高ASWIRE可使能VO3升压转换器，拉高ESWIRE可使能VO1升压转换器和VO2降压 - 升压转换器。
• VO2总是比VO1晚5.7ms启动，默认值为 - 1.4V。所有转换器启动时都具有软启动功能，可限制浪涌电流。

  4. 各转换器工作原理

• VO1（ELVDD）：采用峰值电流模式拓扑和固定1.45MHz（典型值）频率工作，输出电压可通过ESWIRE引脚在4.6V至5.0V之间以100mV步进编程，关机模式下输出完全隔离。
• VO2（ELVSS）：采用峰值电流模式拓扑和固定1.35MHz（典型值）频率工作，输出电压可通过ESWIRE引脚在 - 6.6V至 - 0.5V之间以100mV步进编程，关机模式下输出完全隔离。
• VO3（AVDD）：采用峰值电流模式拓扑和固定1.45MHz（典型值）频率工作，输出电压可通过ASWIRE引脚编程，输出电压表可通过SET引脚更改。

  5. 输出电流容量

  设备在2.5V至5.0V的输入电压范围内工作，但输出电流容量会因输入电压和输出电压的不同而有所差异。较低的输入电压或较高的输出电压会导致较低的输出电流容量。

  6. 输入电源

  推荐输入电源电压在2.5V至5.0V之间，为实现最佳性能，需要稳定且无噪声的输入源。当输入源与SGM3837A之间的距离较长时，建议在设备附近放置额外的电容。

  7. 编程功能

• ESWIRE接口：可通过ESWIRE数字接口以100mV步进对正输出电压 (VELVDD) 和负输出电压 (FLVSS) 进行编程，也可作为使能引脚使用。
• ASWIRE接口：可用于使能/禁用VO3，并对VO3输出电压进行编程。

  8. 快速放电（FD）

  SGM3837A支持快速放电功能，由ASWIRE和SET引脚控制。当电源关闭且FD处于开启状态时，设备的所有输出都会放电到GND；当FD处于关闭状态时，所有输出保持高阻状态。

  9. 过载和短路保护（SCP）

  内置的短路保护功能可防止设备损坏。当任何一个输出（VO1、VO2和VO3）短路到地，或者VO1和VO2短路在一起时，SGM3837A会触发该功能。只有重置电源或同时将ASWIRE和ESWIRE拉低一段时间才能重启设备。

  10. 设备重置

  不同的操作可以将设备重置为默认设置，如电源重置、短路和过载保护重置、通过操作ASWIRE和ESWIRE引脚重置等。

九、布局指南

AMOLED显示屏对电源质量敏感，良好的PCB布局对于降低纹波、增强线路和负载瞬态响应、改善噪声、电磁干扰（EMI）和环路稳定性非常重要。推荐的布局指南包括：

• 在模拟地（AGND）和电源地（PGNDx）之间设置公共接地平面，以最小化接地偏移。
• 开关节点（SW1、SW2和SW3）的走线应短而宽。
• 将PVIN上的输入电容和VO2上的输出电容尽可能靠近设备放置。
• 将VO1和VO3上的输出电容尽可能靠近设备放置。
• 使用短而宽的走线连接PVIN上的输入电容和输出电容。
• 建议使用并联电容以降低等效串联电阻（ESR）。

十、总结

SGM3837A作为一款专门为AMOLED显示屏设计的电源芯片，具有丰富的功能和出色的性能。它集成了多个转换器，输出电压可灵活编程，具备多种保护功能，能在不同的工作条件下为AMOLED显示屏提供稳定可靠的电源。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计需求，结合其电气特性、时序要求、推荐组件选择和布局指南等，合理设计电路，以充分发挥SGM3837A的优势。你在使用SGM3837A进行设计时，是否遇到过一些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。