探索SGM66155：3MHz、5.0V - 5.4V固定輸出同步升壓轉(zhuǎn)換器

一、引言

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，升壓轉(zhuǎn)換器起著至關(guān)重要的作用。SGMICRO推出的SGM66155同步升壓轉(zhuǎn)換器，以其獨特的性能和功能，為眾多應(yīng)用場景提供了可靠的電源解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款轉(zhuǎn)換器。

文件下載：SGM66155.pdf

二、產(chǎn)品概述

SGM66155是一款內(nèi)部補償、開關(guān)頻率為3MHz的電流模式同步升壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器。它提供了多種固定輸出電壓，包括5V、5.1V、5.2V、5.25V、5.3V和5.4V，能滿足不同應(yīng)用的需求。SGM66155B還具備BYP引腳，可在EN引腳拉至邏輯低電平時配置旁路模式或真正的斷開模式，且在關(guān)機時通過整流電路斷開輸出電壓，無輸入到輸出的泄漏。

三、產(chǎn)品特性

（一）輸入輸出特性

• 寬輸入電壓范圍：工作輸入電壓范圍為1.95V - 5.5V，啟動電壓為2.2V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 多固定輸出電壓：提供多種固定輸出電壓選擇，滿足不同設(shè)備的供電需求。
• 低靜態(tài)電流：典型靜態(tài)電流為17μA，有助于降低功耗。

（二）性能特性

• 高效率：最高效率可達95%，能有效提高能源利用率。
• 軟啟動時間：內(nèi)置300μs/600μs（典型值）的軟啟動時間，可減少啟動時的浪涌電流。
• 高開關(guān)頻率：典型開關(guān)頻率為3MHz，有助于減小外部元件尺寸。

（三）模式選擇特性

• 模式可選：輕載時可選擇強制PWM或自動PFM模式，以優(yōu)化效率。
• 旁路模式：當(V{IN} ≥ V{OUT})時可進入旁路模式，且當(V_{EN}=0V)時可選擇旁路模式。

（四）保護特性

• 過流保護：內(nèi)置4.5A（典型值）谷值開關(guān)電流限制，可防止過流損壞。
• 短路保護：具備打嗝模式輸出短路保護，增強設(shè)備的可靠性。
• 過壓保護：過壓閾值為5.7V，可保護設(shè)備免受過高電壓的影響。
• 熱關(guān)斷保護：當溫度過高時自動關(guān)斷，保障設(shè)備安全。

（五）封裝特性

采用綠色WLCSP - 1.20×1.21 - 9B封裝，體積小巧，適合對空間要求較高的應(yīng)用。

四、應(yīng)用場景

• USB OTG：為USB OTG設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。
• 單節(jié)鋰離子電池升壓：可將單節(jié)鋰離子電池的電壓升高，滿足設(shè)備的供電需求。
• 智能手機和平板電腦：為這些設(shè)備的電源管理提供支持。
• 便攜式和可穿戴設(shè)備：因其低功耗和小尺寸，非常適合此類設(shè)備。

五、電氣特性

（一）DC/DC階段

• 輸入電壓：范圍為1.95V - 5.5V。
• UVLO閾值：上升閾值為2.0 - 2.2V，下降閾值為1.80 - 1.95V，滯回電壓為230mV。
• 開關(guān)頻率：典型值為3MHz。
• 開關(guān)電流限制：谷值開關(guān)電流限制為3.9 - 5.1A，直流啟動電流限制為1.3 - 2.2A。
• 導通電阻：升壓開關(guān)導通電阻典型值為25mΩ，整流開關(guān)導通電阻典型值為50mΩ。
• 軟啟動時間：SGM66155/SGM66155B為600μs，SGM66155A為300μs。
• 輸出電壓精度：PWM操作時為±1%。
• 過壓閾值：為5.7V。
• 輸出放電：SGM66155A的輸出放電電阻為100Ω。
• 靜態(tài)電流：不同條件下有不同的靜態(tài)電流值，如進入VIN引腳的靜態(tài)電流典型值為17μA等。

（二）控制階段

• 輸入閾值：EN和MODE/BYP輸入高電壓閾值為0.75V，低電壓閾值為0.4V。
• 下拉電阻：EN和Mode/BYP下拉電阻為850kΩ。
• 輸入電流：鉗位到GND或VIN時為0.01μA。
• 過溫保護：保護溫度為150℃，滯回溫度為20℃。

六、典型性能特性

（一）開關(guān)波形

在重載和輕載時都有不同的開關(guān)波形表現(xiàn)，能直觀反映其在不同負載下的工作狀態(tài)。

（二）負載瞬態(tài)響應(yīng)

包括0 - 100%負載瞬態(tài)和10% - 90%負載瞬態(tài)，展示了其在負載變化時的響應(yīng)能力。

（三）效率與輸出電流關(guān)系

隨著輸出電流的變化，效率也會相應(yīng)變化，可根據(jù)實際需求選擇合適的工作點。

（四）其他特性

還包括最大輸出電流與輸入電壓關(guān)系、導通電阻與溫度關(guān)系等，這些特性有助于工程師全面了解該轉(zhuǎn)換器的性能。

七、功能框圖

從功能框圖可以看出，SGM66155內(nèi)部集成了多個模塊，如谷值電流檢測、PWM控制、驅(qū)動控制等，實現(xiàn)了高效的電源轉(zhuǎn)換和控制。

八、應(yīng)用信息

（一）啟動和使能

通過EN引腳控制設(shè)備的開啟和關(guān)閉，內(nèi)置軟啟動時間可減少啟動浪涌電流。

（二）MODE模式（SGM66155/SGM66155A）

可通過MODE引腳配置輕載操作模式，邏輯低電平時為自動PFM模式，邏輯高電平時為FPWM模式。

（三）自動節(jié)能模式

輕載時自動進入節(jié)能模式，可提高效率，且能降低輸出電壓紋波。

（四）旁路模式（SGM66155B）

當EN引腳拉至邏輯低電平且BYP引腳拉至邏輯高電平時，可實現(xiàn)輸入電壓旁路到輸出。

（五）保護功能

• 過壓保護：輸出電壓超過5.7V時停止開關(guān)，低于閾值一定值后恢復(fù)操作。
• 電流限制和短路保護：內(nèi)置電流限制，短路時進入打嗝保護模式。

（六）元件選擇

• 電感選擇：電感的電感值和飽和電流是重要選擇標準，計算公式為(L=frac{V{IN } timesleft(V{OUT }-V{IN }right)}{Delta I{L} × f{SW} × V{OUT }})，且SGM66155適合0.33μH - 1μH的電感。
• 輸入電容：推薦使用10μF陶瓷電容，距離輸入源遠時可使用47μF或更高電容。
• 輸出電容：根據(jù)公式(C{MIN }=frac{I{OUT } timesleft(V{OUT }-V{IN }right)}{f{SW } × Delta V × V{OUT }})選擇電容，SGM66155適合10μF - 47μF的電容。

（七）布局考慮

布局對開關(guān)電源性能至關(guān)重要，應(yīng)將電感、輸入和輸出電容盡量靠近IC，使用寬而短的走線以減小PCB電感。

九、封裝信息

（一）封裝尺寸

WLCSP - 1.20×1.21 - 9B封裝有詳細的尺寸規(guī)格，包括A、A1、D、E等尺寸。

（二）編帶和卷盤信息

介紹了卷盤直徑、寬度等參數(shù)，以及編帶的相關(guān)尺寸。

（三）紙箱尺寸

不同卷盤類型對應(yīng)不同的紙箱尺寸。

十、總結(jié)

SGM66155同步升壓轉(zhuǎn)換器以其豐富的功能、優(yōu)秀的性能和小尺寸封裝，為電子設(shè)備的電源管理提供了一個可靠的解決方案。工程師在設(shè)計時，可根據(jù)實際需求合理選擇元件和布局，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。大家在使用過程中，有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。