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随着智能手机、平板电脑等移动设备以及移动互联网的迅速发展，人们从移动设备中获取的信息逐渐增多。屏幕作为人机交互的主要媒介也随着这股浪潮迅速发展。AMOLED(ActiveMatrixOrganicLightEmittingDiode，有源矩阵有机发光二极管)屏幕相比于LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示)屏幕具有自发光、功耗低、可视角度广等优点，逐渐成为多数移动设备选择的显示方案。在国内，京东方、华星光电等显示面板厂商发展迅速，能够自主生产高素质的显示面板，但是和面板配套的显示驱动芯片技术仍与韩国、台湾地区存在较大差距。显示驱动芯片的功能是将图像数据转换成灰阶电压，接着将灰阶电压传输至显示面板使其显示出图像。由于驱动芯片需要高于供电电源的高压以及负电压来实现图像的显示，电荷泵技术成为驱动芯片中重要的一部分。
本设计中，显示驱动芯片由锂电池供电，供电电压为2.7~3.3V，而显示芯片所需要的正电压为6~16V、负电压为-6~-16V，所以驱动芯片中电荷泵的重要设计指标之一是较高的电压增益。本文对现有的线性电荷泵、斐波那契电荷泵以及指数电荷泵进行分析，从电压增益、设计复杂度等方面进行对比。在此分析基础上，选择采用电压增益较高的指数电荷泵的设计。除电压增益外，电荷泵的输出电压的稳定性影响着驱动芯片的显示效果，因此输出电压纹波也是设计中的重要指标之一。当前，常用的降低输出电压纹波的方法为混合调制结构以及多支路结构。综合电压纹波大小以及芯片面积消耗，本文采用双支路结构进行设计。
本文提出的用于AMOLED显示驱动芯片的电荷泵系统设计采用多级的指数电荷泵结构提高电压增益，输出级电荷泵采用对称的双支路结构降低输出电压的纹波，提升输出电压稳定性。此外，泵电路中还设计衬底调整电路减少电路中的能量消耗，提升了电荷泵的电源效率。基于UMC80nmDNW工艺，利用spectre软件对所设计的电荷泵系统进行仿真验证。仿真结果表明：电荷泵系统的正电压输出范围为6~16V，负电压输出范围为-6~-16V，在电流负载为8mA情况下，正负电压输出电压纹波最小为0.7mV，输入级电荷泵效率高于80%，输出级电荷泵效率高于70%。本文所设计的电荷泵系统能够满足显示驱动芯片所需要的供电要求。
本设计中，显示驱动芯片由锂电池供电，供电电压为2.7~3.3V，而显示芯片所需要的正电压为6~16V、负电压为-6~-16V，所以驱动芯片中电荷泵的重要设计指标之一是较高的电压增益。本文对现有的线性电荷泵、斐波那契电荷泵以及指数电荷泵进行分析，从电压增益、设计复杂度等方面进行对比。在此分析基础上，选择采用电压增益较高的指数电荷泵的设计。除电压增益外，电荷泵的输出电压的稳定性影响着驱动芯片的显示效果，因此输出电压纹波也是设计中的重要指标之一。当前，常用的降低输出电压纹波的方法为混合调制结构以及多支路结构。综合电压纹波大小以及芯片面积消耗，本文采用双支路结构进行设计。
本文提出的用于AMOLED显示驱动芯片的电荷泵系统设计采用多级的指数电荷泵结构提高电压增益，输出级电荷泵采用对称的双支路结构降低输出电压的纹波，提升输出电压稳定性。此外，泵电路中还设计衬底调整电路减少电路中的能量消耗，提升了电荷泵的电源效率。基于UMC80nmDNW工艺，利用spectre软件对所设计的电荷泵系统进行仿真验证。仿真结果表明：电荷泵系统的正电压输出范围为6~16V，负电压输出范围为-6~-16V，在电流负载为8mA情况下，正负电压输出电压纹波最小为0.7mV，输入级电荷泵效率高于80%，输出级电荷泵效率高于70%。本文所设计的电荷泵系统能够满足显示驱动芯片所需要的供电要求。