CXDC65201 AMOLED电源方案
升降压+反相电荷泵 | 正负输出 | 2.9V-5.5V输入 | 对称150mA

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年7月 | 型号：CXDC65201 | 封装：WL-CSP-21B 1.31x2.91 (BSC)

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXDC65201 是一款高度集成的AMOLED电源管理方案，集成了 升降压（Buck-Boost）转换器 和 反相电荷泵（Inverting Charge Pump），可同时产生正负输出电压，为AMOLED显示屏提供偏置电压。该芯片支持 2.9V 至 5.5V 的输入电压范围，适用于单节电池供电的设备。正输出（OVDD）电压范围 2.8V 至 4.6V（步进100mV），负输出（OVSS）电压范围 -0.6V 至 -4.2V（步进100mV），AVDD LDO输出范围 2.8V 至 3.3V。在对称模式下，正负输出可提供高达 150mA 的电流。芯片通过 SWIRE 单线接口 编程设置输出电压，并支持快速放电、Hi-Z模式、欠压锁定、过流保护、短路保护和过温保护。CXDC65201 采用超小型 WL-CSP-21B 1.31x2.91mm 封装，静态电流低至 70μA（典型值），关断电流小于 1μA，是智能手表、手环等可穿戴AMOLED产品的理想电源解决方案。

1. 产品概述与市场定位

AMOLED显示屏因其高对比度、低功耗和广色域等优势，在可穿戴设备、智能手机等便携产品中广泛应用。然而，AMOLED面板需要稳定的正负偏置电压（AVDD、OVDD、OVSS）来驱动像素电路，这对电源管理芯片提出了高集成度、小尺寸和高效率的要求。CXDC65201 作为一款 高度集成的AMOLED电源方案，其核心优势在于 单芯片集成升降压转换器和反相电荷泵，可同时输出正压（OVDD）和负压（OVSS），并额外提供AVDD LDO输出。芯片的 SWIRE单线接口 允许通过脉冲数量灵活配置各通道输出电压，无需额外I²C引脚，简化了系统设计。

CXDC65201 的 升降压转换器 为OVDD和OVSS供电，输入电压范围2.9V-5.5V，覆盖锂电池全工作范围。内部集成的 -0.5x/-1x 分数电荷泵 在轻载时自动优化效率，维持高转换效率。芯片支持 对称模式（SET=L） 和 非对称模式（SET=H或悬空），对称模式下正负输出电流能力相同（均可达150mA），非对称模式下可分别优化。内置的 快速放电功能 可在关断时快速泄放输出电容上的残余电荷，防止AMOLED出现残影。CXDC65201 采用 WL-CSP-21B 1.31x2.91mm 超小封装，是空间受限的穿戴设备、智能手机AMOLED电源管理的最佳选择。

2. 主要特点与技术亮点

• 高集成度：集成了升降压转换器、反相电荷泵、LDO和开关控制逻辑，仅需少量外部电容和电感即可完成AMOLED所有偏置电压生成。
• 灵活的输出电压编程：通过SWIRE引脚发送特定数量的脉冲，即可独立设置OVDD（2.8V-4.6V）、OVSS（-0.6V至-4.2V）和AVDD（2.8V-3.3V），支持快速调整。
• 对称与非对称模式：SET引脚选择模式。对称模式下，OVDD和OVSS均可输出150mA；非对称模式下，正负输出电流可独立优化，适应不同面板需求。
• 高效率电荷泵：内置-0.5x和-1x模式，根据负载自动切换，在轻载时使用-0.5x模式降低功耗，提高整体效率。
• 超低静态电流：在轻载或无负载时，静态电流典型值仅70μA（-1x模式）或170μA（-0.5x模式），关断电流小于1μA，延长电池续航时间。
• 快速放电（Fast Discharge）：通过FD引脚或SWIRE脉冲控制，在关断时快速泄放OVDD、OVSS和AVDD上的残余电压（放电时间典型值3ms），防止AMOLED出现残影现象。
• 全面保护：包括欠压锁定（UVLO，上升2.35V/下降2.2V）、过流保护（OCP，逐周期限流）、短路保护（SCP，输出短路超过1ms关断）和过温保护（OTP，140°C关断，滞后15°C），确保芯片在异常条件下安全运行。
• 超小封装：WL-CSP-21B 1.31x2.91mm，适合空间极度受限的可穿戴设备。

3. 典型应用电路

CXDC65201 的典型应用电路非常简洁：PVIN和AVIN连接2.9V-5.5V输入（单节锂电池），SW1/SW2连接升降压电感（1μH），C1P/C1N和C2P/C2N连接飞电容（4.7μF/10V），VOUT接输出电容（10μF），OVDD和OVSS分别接输出电容（10μF），AVDD输出接10μF电容。SET引脚选择对称/非对称模式，SWIRE引脚接收控制脉冲，AVDDEN和FD引脚控制使能和快速放电。输入电容建议10μF陶瓷电容。

图1. 典型应用电路（AMOLED偏置电源）

4. 极限参数与电气特性（设计参考）

5. 工作原理与设计指导

5.1 总体架构

CXDC65201 包含三个主要功率级：一个升降压（Buck-Boost）转换器、一个反相电荷泵（Inverting Charge Pump）和一个AVDD LDO。升降压转换器从VIN取电，产生VOUT中间电压，该电压为OVDD LDO和反相电荷泵供电。反相电荷泵将VOUT反相产生OVSS（负压）。OVDD LDO从VOUT产生可编程正压。AVDD LDO直接从VINA产生正压。升降压转换器可工作在旁路模式（Bypass）或开关模式，通过SWIRE脉冲控制，优化效率。

5.2 SWIRE接口与输出电压编程

CXDC65201 使用单线SWIRE接口进行配置。AVDDEN引脚使能AVDD LDO，SWIRE引脚使能OVDD和OVSS，并接收控制脉冲。芯片上电后，等待初始延迟（300μs），然后检测SWIRE引脚上的脉冲数量。不同脉冲数量对应不同的功能：例如脉冲0设置默认电压（OVDD=3.3V, OVSS=-3.3V, AVDD=3.3V），脉冲6设置OVDD=2.8V, OVSS=-2.8V, AVDD=2.8V，脉冲10-46用于OVSS电压编程（-0.6V至-4.2V，步进100mV），脉冲50-55用于AVDD设置（2.8V-3.3V），脉冲60-78用于OVDD设置（2.8V-4.6V）。脉冲1/2/3/4控制快速放电功能的开启/关闭。具体映射详见表6、表7、表8。SWIRE脉冲时序需满足最小高/低电平时间（200ns）和停止指示时间（80-100μs）。

5.3 快速放电（Fast Discharge）

为防止AMOLED关断后出现残影，CXDC65201 内置快速放电功能。可通过FD引脚（高电平使能）或SWIRE脉冲（脉冲1使能OVDD/OVSS放电，脉冲3使能AVDD放电）触发。当AVDDEN和SWIRE同时为低且持续超过20ms时，所有输出通道进行快速放电（典型放电时间：OVDD/OVSS 3ms，VOUT 200ms）。若FD引脚为低电平，则输出进入Hi-Z状态，不会主动放电。详细放电逻辑见表3和表4。

5.4 保护机制

• UVLO（欠压锁定）：当VIN低于2.2V（典型下降阈值）时，芯片关断；当VIN升至2.35V以上时恢复工作，确保在电池欠压时可靠关断。
• OCP（过流保护）：升降压转换器逐周期限流（峰值约1.75A），AVDD/OVDD/OVSS LDO各有独立的电流限流（OVDD/OVSS约125mA软启动后限流，AVDD约75mA软启动后限流），防止过载。
• SCP（短路保护）：当任一输出（OVDD、OVSS、AVDD）电压低于目标值的80%并持续1ms以上，芯片关断所有通道，进入锁存状态。需通过复位机制（AVDDEN和SWIRE同时低>150μs）重新启动。
• OTP（过温保护）：当结温超过140°C时，芯片关断；温度降至125°C以下后自动恢复（非锁存）。

5.5 升降压转换器与电荷泵模式

升降压转换器可根据输入和输出电压自动在降压、升压或旁路模式间切换。旁路模式（Bypass）在VIN接近VOUT时启用，直接导通，提高效率。反相电荷泵支持-0.5x和-1x两种模式：-1x模式产生负压等于-VOUT，-0.5x模式产生-VOUT/2，轻载时自动切换至-0.5x模式以降低功耗。SET引脚选择对称模式（L）或非对称模式（H/悬空），影响最大输出电流能力和电压范围。

6. 基于 CXDC65201 的智能手表AMOLED供电设计实例

设计目标：一款智能手表，采用1.4英寸AMOLED圆形显示屏，需要AVDD=3.3V（30mA），OVDD=3.3V（100mA），OVSS=-3.3V（100mA），系统采用单节锂电池（电压范围3.0V-4.35V），要求高效率和超小PCB面积。

• 系统配置：选用 CXDC65201，输入直接接电池（经滤波）。SET引脚接地（对称模式），AVDDEN接系统使能信号，SWIRE接MCU的GPIO用于发送配置脉冲。FD引脚接高电平（使能快速放电）。外部元件：输入电容10μF陶瓷（C1/C2），输出电容OVDD/OVSS/AVDD各10μF，VOUT电容10μF，飞电容C1/C2各4.7μF，电感1μH（如Cyntec HTTP14120F-1R0MSR）。
• 参数设置：上电后，MCU通过SWIRE发送脉冲0（默认3.3V/-3.3V/3.3V）或根据需要单独设置：脉冲60~78设置OVDD=3.3V（需查表），脉冲10~46设置OVSS=-3.3V，脉冲50~55设置AVDD=3.3V。启用快速放电（脉冲1或FD=H）。
• 效率与热设计：在3.7V输入、满载150mA下，转换效率约85%，总功耗约0.6W，θ_JA=33.4°C/W，结温温升约20°C，在85°C环境温度下结温约105°C，低于125°C推荐值。
• PCB布局：严格遵循布局指南：输入/输出电容紧靠IC，电感靠近SW1/SW2，飞电容靠近C1P/C1N和C2P/C2N，LX节点走线宽而短，AGND/PGND/CPGND顶层单点连接。

7. PCB 布局与散热设计建议

• 输入电容：PVIN和AVIN的输入电容（10μF陶瓷）应尽可能靠近芯片对应引脚，并连接到顶层地平面，以降低高频噪声。
• 输出电容：OVDD、OVSS、AVDD和VOUT的输出电容应靠近各自输出引脚，并直接连接到地平面。
• 电感放置：升降压电感应紧靠SW1和SW2引脚，以减小环路面积，降低EMI。走线应宽而短。
• 飞电容：C1P/C1N和C2P/C2N之间的飞电容应尽可能靠近IC，减少寄生电感，避免噪声注入。
• 地线处理：AGND、PGND和CPGND应在顶层通过大面积铜皮连接，并尽量靠近IC地焊盘，确保低阻抗回路。
• SWIRE/控制信号：SWIRE、AVDDEN、FD、SET等控制信号走线应远离开关节点（SW1/SW2）和高电流路径，避免干扰。
• 散热：WL-CSP封装主要通过焊球和PCB铜皮散热。建议将IC下方的地平面面积增大，并多打过孔连接内层和底层，以降低θ_JA。在T_A=85°C时，最大功耗约1.2W（T_J=125°C），需确保实际功耗不超限。

8. 订购信息与技术支持

CXDC65201 采用 WL-CSP-21B 1.31x2.91 (BSC) 封装，无铅、RoHS合规，符合 Richtek Green Policy。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括评估板、参考设计和 FAE 现场支持。