TPS65631W：AMOLED顯示電源的理想選擇

在電子設備飛速發展的今天，AMOLED顯示屏憑借其高對比度、快速響應和廣視角等優勢，在智能手機、平板電腦等設備中得到了廣泛應用。而要驅動AMOLED顯示屏，合適的電源管理芯片至關重要。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（TI）推出的TPS65631W雙輸出AMOLED顯示電源。

文件下載：tps65631w.pdf

一、產品概述

TPS65631W專為驅動需要正負電源軌的AMOLED（有源矩陣有機發光二極管）顯示屏而設計。它集成了一個用于 (V{POS}) 的升壓轉換器和一個用于 (V{NEG}) 的反相降壓 - 升壓轉換器，非常適合電池供電的產品。該芯片采用新穎的技術，具備出色的線路瞬態性能。

二、產品特性

2.1 輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：2.9 - 4.5V，能適應多種電池供電場景。
• 正輸出電壓：固定為4.6V，在25°C至85°C范圍內， (V{POS}) 精度可達0.5%，并設有單獨的 (V{POS}) 輸出感測引腳，可提高輸出電壓的準確性。
• 負輸出電壓：可通過數字方式在 - 1.4V至 - 4.4V范圍內編程，默認值為 - 4V，能滿足不同AMOLED顯示屏的需求。

2.2 性能特性

• 輸出電流：支持高達200mA的輸出電流，能為AMOLED顯示屏提供充足的功率。
• 線路瞬態調節：具備出色的線路瞬態調節能力，可有效應對輸入電壓的變化，保證輸出電壓的穩定。
• 保護功能：具有短路保護和熱關斷功能，當輸出短路或芯片溫度過高時，能自動保護芯片，提高系統的可靠性。
• 關斷特性：關斷期間輸出呈高阻抗狀態，可降低功耗。

2.3 封裝特性

采用2.5mm × 2.5mm、10引腳的QFN封裝，體積小巧，適合對空間要求較高的應用。

三、引腳配置與功能

TPS65631W的引腳配置清晰，各引腳功能明確。例如，AGND為模擬地，AVIN為內部模擬電路的輸入電源電壓，CTRL為控制引腳，兼具設備使能和反相降壓 - 升壓轉換器輸出電壓編程功能等。在設計電路時，我們需要根據各引腳的功能進行合理連接，以確保芯片正常工作。

四、電氣特性

4.1 升壓轉換器

• 輸出電壓：固定為4.6V，在不同溫度和負載條件下，輸出電壓的公差在一定范圍內。
• 開關電阻：開關（低端）導通電阻和整流器（高端）導通電阻較小，可降低功率損耗。
• 開關頻率：典型值為1.7MHz，能在不同負載電流下保持穩定。
• 短路保護：具備短路保護功能，可檢測輸出電壓的變化，當出現短路時及時關斷轉換器。

4.2 反相降壓 - 升壓轉換器

• 輸出電壓：默認值為 - 4V，可在 - 1.4V至 - 4.4V范圍內編程。
• 開關電阻：整流器（低端）導通電阻較小，有利于提高轉換效率。
• 短路保護：在啟動和正常運行時都具備短路保護功能，可有效保護芯片。

4.3 其他特性

還包括CTRL引腳的高低電平閾值電壓、下拉電阻，以及初始化時間、關斷時間、數據存儲時間和熱關斷溫度等參數，這些參數對于芯片的正常工作和性能優化都非常重要。

五、工作模式

5.1 輸入電壓低于2.9V

當輸入電壓低于2.9V時，設備仍可繼續工作，但無法保證全性能運行。當輸入電壓低于欠壓鎖定（UVLO）閾值時，設備將停止工作。

5.2 輸入電壓接近 (V_{POS})（二極管模式）

當輸入電壓接近 (V{POS}) 時，芯片進入“二極管”模式，此時轉換器的高端開關停止切換，使用其體二極管作為整流器。在低輸出電流（約2mA及以下）時，升壓轉換器會自動從脈寬調制轉換為脈沖跳過模式，以確保 (V{POS}) 保持穩定，但會增加輸出電壓紋波。

5.3 CTRL引腳控制

當CTRL引腳為低電平時，設備禁用，開關停止工作；當輸入電壓高于UVLO閾值且CTRL引腳為高電平時，設備啟用并開始啟動序列。

六、編程功能

通過CTRL引腳可以對反相降壓 - 升壓轉換器的輸出電壓 (V_{NEG}) 進行編程。當CTRL引腳拉高時，反相降壓 - 升壓轉換器以默認電壓 - 4V啟動，然后通過檢測CTRL引腳的上升沿數量來設置輸出電壓。需要注意的是，CTRL接口設計為處理持續時間在2μs至25μs之間的脈沖，超出此范圍的脈沖可能無法被正確識別。

七、應用與設計

7.1 典型應用電路

TPS65631W的典型應用電路適用于智能手機中的AMOLED顯示屏供電。該電路由單節鋰離子電池供電，可產生4.6V的正輸出電壓 (V{POS}) 和 - 4V的負輸出電壓 (V{NEG})，兩個輸出均可提供高達200mA的輸出電流。

7.2 設計要點

• 電感選擇：升壓轉換器和反相降壓 - 升壓轉換器已針對10μH電感進行了優化，建議在所有應用中使用該值。如果使用其他值的電感，需要對電路性能進行逐個案例的評估。
• 電容選擇：推薦的電容值可參考文檔中的表格。使用低于推薦電容值可能會導致電壓紋波增加，一般來說，輸出功率越低，所需的電容值也越低。
• 穩定性：如果使用的組件值與推薦值有顯著差異，需要在全工作條件范圍內檢查電路的穩定性。

八、布局建議

合理的PCB布局對于TPS65631W的性能至關重要。以下是一些布局原則：

• 開關電流布線：在頂層使用短而寬的走線來路由開關電流，避免通過過孔，因為過孔具有較高的寄生電感和電阻。
• 接地平面和散熱：在第二層使用銅澆鑄作為接地平面和散熱片，并通過多個熱過孔將散熱墊連接到接地平面。
• 組件放置：將C1盡可能靠近引腳10，C2靠近引腳2和3，C3靠近引腳7，L1靠近引腳1，L2靠近引腳10。
• FBS引腳連接：將FBS引腳直接連接到C2的正極引腳，保持該連接與OUTP和C2之間的連接分開。

九、總結

TPS65631W是一款功能強大的AMOLED顯示電源芯片，具有輸入輸出特性良好、性能穩定、保護功能完善等優點。在設計AMOLED顯示屏電源電路時，我們可以根據其特性和應用要求，合理選擇組件，優化布局，以實現最佳的性能和可靠性。你在使用類似電源芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。