深入解析SGM2543B：2.8V - 22V無縫切換優(yōu)先電源多路復(fù)用器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天我們要深入探討的SGM2543B，是一款功能強(qiáng)大的電源多路復(fù)用器，它能在兩個(gè)電源之間實(shí)現(xiàn)無縫切換，為各種應(yīng)用場景提供穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)。

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一、SGM2543B概述

SGM2543B是一款具備寬工作范圍的電源多路復(fù)用器，能夠在兩個(gè)電源之間實(shí)現(xiàn)無縫切換。它可以提供4.5A的連續(xù)電流，并集成了一套完整的保護(hù)功能，包括限流、高精度過壓保護(hù)、浪涌電流控制、輸入建立時(shí)間、反向電流保護(hù)和熱關(guān)斷等，非常適合電源MUX應(yīng)用。

該器件具有手動(dòng)和自動(dòng)切換模式，可靈活應(yīng)用于不同的場景。內(nèi)置的60μs（典型值）切換時(shí)間，在CP2邏輯高電平時(shí)支持最快15μs（典型值）的切換，能最大程度減少切換過程中的電壓降。此外，通道狀態(tài)指示引腳ST可以指示輸入電源的狀態(tài)。

二、主要特性

1. 寬工作范圍

工作電壓范圍為2.8V - 22V，絕對最大輸入電壓可達(dá)24V，能夠適應(yīng)多種電源輸入。

2. 低導(dǎo)通電阻

典型導(dǎo)通電阻為55mΩ，可有效降低功耗。

3. 快速切換時(shí)間

最快切換時(shí)間 (t_{FSW}) 可達(dá)15μs（典型值），減少切換過程中的電壓波動(dòng)。

4. 可編程功能

• 電流限制（ILIM）范圍為1A - 5A，可通過電阻進(jìn)行編程設(shè)置。
• 可編程過壓監(jiān)控器（OVx）和優(yōu)先級監(jiān)控器（PR1，CP2），精度均小于 ±5%。
• 可編程輸入建立時(shí)間和輸出軟啟動(dòng)時(shí)間（SS）。

5. 通道狀態(tài)指示

ST引腳可指示輸入電源狀態(tài)，正常工作時(shí)，輸出為高電平表示Hi-Z或IN1供電，低電平表示IN2供電。

6. 熱關(guān)斷保護(hù)

當(dāng)器件內(nèi)部溫度超過熱關(guān)斷閾值時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)斷，待溫度下降后重試開啟。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM2543B的應(yīng)用非常廣泛，包括但不限于以下幾個(gè)方面：

• 輸入源選擇：在多個(gè)電源輸入的系統(tǒng)中，可根據(jù)需要選擇合適的電源。
• 跟蹤和遠(yuǎn)程信息處理：確保設(shè)備在不同電源環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 備用和待機(jī)電源：當(dāng)主電源故障時(shí)，能自動(dòng)切換到備用電源。
• 多電池管理：實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池之間的切換和管理。
• EPOS和條形碼掃描儀：為這些設(shè)備提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
• 樓宇自動(dòng)化和監(jiān)控：保障系統(tǒng)在不同電源條件下的正常運(yùn)行。

四、引腳配置與功能

五、詳細(xì)工作原理

1. 輸入建立時(shí)間和輸出軟啟動(dòng)控制（SS）

當(dāng)輸入電壓滿足 (V{IN 1}>UVLO) 且 (V{OV 1}R }) 時(shí)，內(nèi)部電流源對 (C{ss}) 充電至約1.1V作為建立時(shí)間 (t_{SET1})，然后輸出開始軟啟動(dòng)。當(dāng)?shù)诙€(gè)輸入電壓滿足條件時(shí)，同樣進(jìn)行充電和判斷，根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)選擇輸入源。

2. 有源電流限制（ILIM）

電流限制保護(hù)電路通過限制輸出電流到由ILIM引腳到GND的電阻 (R{ILIM}) 設(shè)置的限流閾值，來保護(hù)上游電源。給定過流閾值時(shí)， (R{ILIM}) 的值可通過公式 (LIM(A)=frac{51}{R_{ILIM}^{0.789}(k Omega)}) 計(jì)算。

3. 短路保護(hù)

當(dāng)發(fā)生類似短路的嚴(yán)重過流事件時(shí)，SGM2543B會(huì)觸發(fā)快速跳閘響應(yīng)，防止系統(tǒng)因過大電流受損。內(nèi)部采用可擴(kuò)展閾值的快速跳閘比較器，當(dāng)電流超過 (I{FT}=2 ×I{L I M}) 時(shí)，F(xiàn)ET將在約500ns內(nèi)完全關(guān)斷。

4. 熱保護(hù)（TSD）

集成了絕對過溫保護(hù)和相對過溫保護(hù)兩種類型。絕對過溫保護(hù)監(jiān)控內(nèi)部FET溫度，超過 (T_{SD}) 時(shí)立即關(guān)斷，溫度下降 (THYS) 后重試開啟；相對過溫保護(hù)監(jiān)控邏輯電路溫度，當(dāng)FET和邏輯電路溫差超過60℃時(shí)關(guān)斷，溫差下降20°C且經(jīng)過 (TSD_RST) 延遲時(shí)間后重啟。

5. 過壓保護(hù)（OVx）

可通過外部電阻分壓器實(shí)現(xiàn)用戶可編程的輸入過壓閾值。當(dāng)電源電壓超過一定水平時(shí)，關(guān)斷該電源并切換到另一個(gè)有效輸入。

6. 真正的反向電流阻斷（RCB）

當(dāng)輸出電壓超過輸入電壓 (VIRCB) 時(shí)，通道在 (t{R C B}) 內(nèi)關(guān)閉，避免反向電流；當(dāng) (V{OUT } - V_{IN }) 正向下降到 (V RCB) 時(shí)，通道以 (tFsw) 延遲響應(yīng)并以限流軟啟動(dòng)開啟，避免電壓驟降。

7. 輸入電壓比較器（VCOMP）

當(dāng)兩個(gè)輸入均為有效電壓且 (PR1 =CP 2= low) 時(shí)，輸入源取決于輸入電壓的大小。當(dāng) (V{IN 1}>V{IN 2}+V{COMP}+ Hysteresis) 時(shí)，IN1優(yōu)先；當(dāng) (V{IN 1}{IN 2}+V{COMP }) 時(shí)，IN2優(yōu)先。

8. VREF比較器（VREF）

當(dāng) (PR1 = high)，CP2 = low時(shí)，PR1使電源1優(yōu)先；當(dāng)CP2 = high，PR1 = low時(shí)，CP2使電源2優(yōu)先。若兩者都高于 (VREFR)，當(dāng) (V{PR 1}>V{CP 2}+V{OFST}) 時(shí)，IN1優(yōu)先；當(dāng) (V{PR 1}{CP 2}) 時(shí)，IN2優(yōu)先。