SGM40657/SGM40658：高效高電流過壓保護器解析

在電子設(shè)備的設(shè)計中，保護電路免受電壓故障和浪涌的損害至關(guān)重要。SGMICRO 的 SGM40657/SGM40658 高電流過壓保護器，為低電壓系統(tǒng)提供了可靠的保護。下面我們就來詳細了解這款保護器。

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產(chǎn)品概述

SGM40657/8 過壓保護設(shè)備具有低導通電阻（典型值 20mΩ）的內(nèi)部 FET，能保護低電壓系統(tǒng)免受高達 +28V DC 的電壓故障影響。內(nèi)部鉗位還可保護設(shè)備免受高達 +120V 的浪涌沖擊。當輸入電壓超過過壓閾值時，內(nèi)部 FET 會關(guān)閉，防止受保護的下游組件受損。

產(chǎn)品特性

保護高功率便攜式設(shè)備

• 寬輸入電壓范圍：支持 2.5V 至 28V 的寬工作輸入電壓保護，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 集成 MOSFET 開關(guān)：集成 20mΩ（典型值）的 N 溝道 MOSFET 開關(guān)，可有效控制電路通斷。

靈活的過壓保護設(shè)計

• 可調(diào)節(jié)過壓保護跳閘電平：過壓保護閾值可通過可選的外部電阻調(diào)整到 4V 至 20V 之間的任意電壓。
• 內(nèi)部預(yù)設(shè)閾值：SGM40657 的內(nèi)部過壓閾值典型值為 6.82V，SGM40658 為 5.95V。

增強系統(tǒng)可靠性的附加保護功能

• 浪涌免疫：能承受高達 +120V 的浪涌沖擊，保障設(shè)備在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性。
• 軟啟動功能：可最小化浪涌電流，減少對電路的沖擊。
• 內(nèi)部啟動消抖：內(nèi)置 15ms 的啟動消抖時間，防止內(nèi)部 FET 在啟動時誤開啟。
• 熱關(guān)斷保護：當結(jié)溫超過 150℃（典型值）時，內(nèi)部 FET 會關(guān)閉，結(jié)溫下降 30℃（典型值）后設(shè)備恢復(fù)正常。

其他特性

• 使能功能：通過 EN 引腳可方便地開啟或關(guān)閉設(shè)備。
• 寬工作溫度范圍：可在 -40℃ 至 +85℃ 的環(huán)境溫度下正常工作。
• 環(huán)保封裝：采用綠色 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封裝。

引腳配置與功能

引腳配置

SGM40657/8 采用 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封裝，引腳包括 EN、OUT、OVLO、IN、ACOK、GND 等。

引腳功能

• EN：使能控制。EN 為低電平時，芯片啟用；EN 為高電平時，芯片禁用。
• GND：接地引腳，需將 GND 引腳連接在一起以確保正常工作。
• OUT：輸出電壓，是內(nèi)部開關(guān)的輸出，需將 OUT 引腳連接在一起。
• ACOK：開漏標志輸出。輸入電壓在最小 VIN 和 VOVLO 之間穩(wěn)定后，ACOK 被拉低。熱關(guān)斷后，ACOK 呈高阻抗。
• IN：輸入電壓，需使用 0.1μF 陶瓷電容盡可能靠近設(shè)備對 IN 進行旁路。
• OVLO：外部 OVLO 調(diào)整。使用內(nèi)部閾值時，將 OVLO 連接到 GND；連接電阻分壓器到 OVLO 可設(shè)置不同的 OVLO 閾值。

電氣參數(shù)

輸入輸出參數(shù)

• 輸入電壓范圍：2.5V 至 28V。
• 輸入鉗位觸發(fā)電壓：典型值為 28.8V。
• 輸入鉗位遲滯：典型值為 0.75V。
• 輸出負載電容：最大可達 1000μF。

電流參數(shù)

• 輸入電源電流：典型值為 95μA，最大值為 155μA。
• OVLO 電源電流：典型值為 95μA，最大值為 155μA。
• 關(guān)斷電流：典型值為 2μA。

其他參數(shù)

• 內(nèi)部過壓跳閘電平：SGM40657 為 6.61V 至 7.06V（典型值 6.82V），SGM40658 為 5.15V 至 5.63V。
• 開關(guān)導通電阻：典型值為 20mΩ，最大值為 35mΩ。
• 熱關(guān)斷溫度：典型值為 150℃，熱關(guān)斷遲滯為 30℃。

典型性能特性

輸入電源電流與輸入電壓關(guān)系

在不同溫度下，輸入電源電流隨輸入電壓的變化而變化。

OVLO 泄漏電流與 OVLO 引腳電壓關(guān)系

OVLO 泄漏電流與 OVLO 引腳電壓存在一定的對應(yīng)關(guān)系。

歸一化導通電阻與輸出電流關(guān)系

歸一化導通電阻隨輸出電流的變化而變化。

歸一化 OVLO 閾值與溫度關(guān)系

歸一化 OVLO 閾值受溫度影響。

典型應(yīng)用電路

應(yīng)用場景

適用于智能手機、平板電腦、移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等。

電路連接

通過將 IN 連接到電源適配器，OUT 連接到 PMIC 和應(yīng)用處理器，OVLO 可根據(jù)需要連接外部電阻分壓器或接地，實現(xiàn)過壓保護功能。

詳細工作原理

設(shè)備操作

設(shè)備包含定時邏輯，控制內(nèi)部 FET 的開啟。當使用內(nèi)部跳閘閾值時，VIN < VIN_OVLO 時內(nèi)部電荷泵啟用；使用外部跳閘閾值時，VOVLO < VOVLO_EXT 時電荷泵啟用。經(jīng)過 15ms（典型值）的消抖延遲后，內(nèi)部 FET 開啟。消抖時間過后，軟啟動功能在 15ms（典型值）內(nèi)限制 FET 浪涌電流。若 VIN 超過 VOVLO_THRESH，OUT 與 IN 斷開連接。

使能功能

通過 EN 引腳控制內(nèi)部通斷 FET 的開啟和關(guān)閉。

內(nèi)部開關(guān)

SGM40657/8 集成了內(nèi)部 FET，其導通電阻典型值為 20mΩ，由電荷泵驅(qū)動，產(chǎn)生高于 IN 的必要柵極電壓。

過壓鎖定（OVLO）

SGM40657/8 分別具有 6.82V/5.95V（典型值）的過壓閾值。

熱關(guān)斷保護

當結(jié)溫超過 150℃（典型值）時，內(nèi)部 FET 關(guān)閉；結(jié)溫下降 30℃（典型值）后，設(shè)備退出熱關(guān)斷狀態(tài)。

ACOK 輸出

開漏 ACOK 輸出可向主機系統(tǒng)傳達穩(wěn)定的電源信息。輸入電壓穩(wěn)定后，ACOK 被拉低；熱關(guān)斷后，ACOK 呈高阻抗。

USB OTG 支持

在 OTG 應(yīng)用中，SGM40657/8 可從 OUT 向 IN 供電。初始時，OUT 處的 OTG 電壓會使電源開關(guān)體二極管正向偏置，OUT 和 IN 之間存在約 0.7V 的電壓降。當 IN 電壓超過 2.5V 且消抖時間過去后，主電源開關(guān)完全開啟，顯著降低 OUT 到 IN 的電壓降，可向 OTG 負載提供高達 3.5A 的連續(xù)電流。

應(yīng)用信息

旁路電容

大多數(shù)應(yīng)用中，應(yīng)使用 0.1μF 陶瓷電容盡可能靠近設(shè)備將 IN 旁路到 GND。若電源因長引線長度具有顯著電感，設(shè)備可鉗位 LC 諧振電路引起的過沖。

輸出電容

緩慢的開啟時間提供軟啟動功能，使 SGM40657/8 能夠?qū)Ω哌_ 1000μF 的輸出電容充電，而不會因過流情況而關(guān)閉。

增強浪涌吸收能力

當輸入電壓高于 VIN_CLAMP 時，設(shè)備觸發(fā)主動路徑快速放電，直到輸入電壓下降到 VIN_CLAMP 以下 VHYS。輸入上升和放電可能會重復(fù)，直到浪涌源能量耗盡。建議選擇觸發(fā)電壓低于 VIN_CLAMP 的 TVS 以增強浪涌吸收能力。

外部 OVLO 調(diào)整功能

設(shè)備檢測 OVLO 引腳電壓以判斷是否存在外部分壓器。若 OVLO 連接到地，則應(yīng)用內(nèi)部設(shè)置的 OVLO 值；若連接外部電阻分壓器且 VovLO 超過 OVLO 選擇電壓 VOVLO_SELECT，則外部電阻分壓器確定 IN_OVLOEXT?？筛鶕?jù)公式 (V{IN_OVLOEXT }=V{BG} timesleft[1+frac{R{1}}{R{2}}right]) 計算 (R_{2})。

包裝信息

封裝尺寸

采用 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封裝，給出了詳細的尺寸信息。

卷帶和卷軸信息

提供了卷軸尺寸、卷帶尺寸和關(guān)鍵參數(shù)列表。

SGM40657/SGM40658 高電流過壓保護器憑借其豐富的特性和可靠的性能，為電子設(shè)備的過壓保護提供了有效的解決方案。在實際設(shè)計中，工程師可根據(jù)具體需求合理應(yīng)用該保護器，確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用這款保護器時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。