小封裝大能量：SGM6607A 1.2A 高壓升壓轉(zhuǎn)換器解析

在電子設(shè)備不斷追求小型化、高效化的今天，電源管理芯片的性能和封裝形式顯得尤為重要。SGMICRO 推出的 SGM6607A 高壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，憑借其出色的性能和小封裝優(yōu)勢(shì)，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中脫穎而出。今天，我們就來深入了解一下這款芯片。

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一、產(chǎn)品概述

SGM6607A 是一款高壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，集成了 40V 低側(cè) MOSFET，能夠提供高達(dá) 38V 的輸出電壓。它支持 3V 至 20V 的寬輸入電壓范圍，可適用于多節(jié)電池或 5V/12V 穩(wěn)壓電源軌。1.1MHz 的開關(guān)頻率使得它可以使用低剖面電感器和低阻值陶瓷輸入輸出電容器，為設(shè)計(jì)帶來了更多的靈活性。

該芯片支持 Boost、SEPIC 等多種標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)調(diào)節(jié)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用 PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制來調(diào)節(jié)輸出。同時(shí)，它還具備過流限制、軟啟動(dòng)和熱關(guān)斷等內(nèi)置功能，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

SGM6607A 提供 Green TDFN - 2×2 - 6AL 和 TSOT - 23 - 6 兩種封裝形式，工作溫度范圍為 - 40℃至 + 85℃，適用于各種惡劣環(huán)境。

二、產(chǎn)品特性

2.1 寬輸入輸出電壓范圍

輸入電壓范圍為 3V 至 20V，輸出電壓最高可達(dá) 38V，能夠滿足多種不同的應(yīng)用需求。

2.2 集成開關(guān)與高效性能

集成 1.2A 開關(guān)，開關(guān)頻率固定為 1.1MHz，在 5V 輸入時(shí)，可輸出 12V/300mA 或 24V/150mA，效率最高可達(dá) 93%。

2.3 輕載模式與保護(hù)功能

具備輕載跳頻功能，可降低功耗。同時(shí)，內(nèi)置軟啟動(dòng)和熱關(guān)斷功能，以及過流保護(hù)，保障芯片在各種情況下的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 工作溫度與封裝選擇

工作溫度范圍為 - 40℃至 + 85℃，提供兩種環(huán)保封裝，方便不同應(yīng)用場(chǎng)景的選擇。

三、典型應(yīng)用

SGM6607A 適用于手機(jī)、便攜式設(shè)備等多種應(yīng)用場(chǎng)景。以下是幾個(gè)典型的應(yīng)用電路：

3.1 5V 轉(zhuǎn) 12V DC/DC 電源轉(zhuǎn)換

輸入電壓為 5V，輸出電壓為 12V，輸出電流為 300mA。通過合理選擇電阻和電容值，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓轉(zhuǎn)換。

3.2 12V 轉(zhuǎn) 24V DC/DC 電源轉(zhuǎn)換

輸入電壓為 12V，輸出電壓為 24V，輸出電流為 300mA。這種應(yīng)用在需要更高電壓的設(shè)備中非常常見。

3.3 12V SEPIC（降壓 - 升壓）轉(zhuǎn)換器

適用于需要寬輸入電壓范圍和穩(wěn)定輸出電壓的應(yīng)用場(chǎng)景，通過 SEPIC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。

四、電氣特性

4.1 輸入電源特性

輸入電壓范圍為 3V 至 20V，靜態(tài)工作電流在無負(fù)載且設(shè)備不開關(guān)時(shí)為 400 - 600μA，關(guān)斷電流為 1μA。欠壓鎖定閾值為 2.2 - 2.5V，滯回電壓為 70mV。

4.2 使能與參考控制

使能引腳的邏輯高電壓為 1.6V，邏輯低電壓為 0.4V，使能引腳下拉電阻為 300 - 700kΩ。

4.3 電壓與電流控制

電壓反饋調(diào)節(jié)電壓為 1.203 - 1.255V，電壓反饋輸入偏置電流為 300nA，振蕩器頻率為 0.86 - 1.38MHz，最大占空比為 90 - 95%，最小導(dǎo)通脈沖寬度為 80ns。

4.4 功率開關(guān)特性

N 溝道 MOSFET 導(dǎo)通電阻在不同輸入電壓下有所不同，漏電流為 1μA，過流保護(hù)電流限制為 0.9 - 1.56A。

4.5 軟啟動(dòng)與熱關(guān)斷

參考電壓上升時(shí)間為 2ms，熱關(guān)斷閾值為 150℃，熱關(guān)斷滯回為 15℃。

五、工作原理

5.1 基本工作模式

SGM6607A 采用峰值電流模式控制架構(gòu)，固定開關(guān)頻率為 1.1MHz。在每個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)，PWM 比較器開啟低側(cè) FET，使電感電流上升。當(dāng)電感電流達(dá)到誤差放大器輸出設(shè)定的水平時(shí)，低側(cè) FET 關(guān)閉，外部肖特基二極管正向偏置，電感電流下降，將能量傳遞給負(fù)載并補(bǔ)充輸出電容。

5.2 軟啟動(dòng)功能

為了減少啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流，SGM6607A 采用內(nèi)部軟啟動(dòng)功能。當(dāng) VIN 引腳電壓高于 3V 且 EN 引腳為高電平時(shí)，設(shè)備開始工作，參考電壓在 2ms 內(nèi)上升到 1.229V，確保輸出電壓緩慢上升，有效降低啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。

5.3 過流保護(hù)

峰值電流模式控制提供了固有的過流保護(hù)。當(dāng)峰值電流達(dá)到 1.2A（典型值）的電流限制閾值時(shí)，低側(cè) FET 關(guān)閉，直到下一個(gè)時(shí)鐘周期才再次開啟。

5.4 欠壓鎖定

當(dāng)輸入電壓低于 2.2V（典型值）的下降閾值時(shí)，設(shè)備停止開關(guān)并關(guān)閉內(nèi)部 FET，避免在低電壓下工作。

5.5 熱關(guān)斷

為了防止過熱和功率損耗造成的損壞，芯片具備熱關(guān)斷功能。當(dāng)結(jié)溫超過 150℃（典型值）時(shí)，設(shè)備關(guān)閉；當(dāng)結(jié)溫下降 15℃時(shí)，設(shè)備自動(dòng)恢復(fù)工作。

5.6 使能與關(guān)斷

通過 EN 引腳可以控制設(shè)備的開啟和關(guān)閉。邏輯信號(hào)高于 1.6V 開啟設(shè)備，低于 0.4V 關(guān)閉設(shè)備。EN 引腳集成了內(nèi)部 500kΩ（典型值）下拉電阻，防止 EN 引腳浮空時(shí)設(shè)備誤啟動(dòng)。

六、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 輸出電壓編程

通過連接到 FB 引腳的電阻分壓器來配置輸出電壓，公式為 (V{OUT } = 1.229 V times(frac{R{1}}{R{2}} + 1))，其中 (R{1}) 為上拉反饋電阻，(R{2}) 為下拉反饋電阻，且 (R{2}) 應(yīng)不小于 10kΩ。

6.2 開關(guān)占空比

Boost 轉(zhuǎn)換器的占空比決定了升壓比，SGM6607A 的最大開關(guān)占空比為 95%（典型值），占空比與輸入/輸出電壓的關(guān)系為 (D = frac{V{OUT } - V{IN }}{V_{OUT }})。同時(shí)，芯片還實(shí)現(xiàn)了最小導(dǎo)通時(shí)間為 80ns（典型值），在輕載條件下進(jìn)入脈沖跳頻模式。

6.3 電感選擇

電感是 DC/DC 開關(guān)模式電源的關(guān)鍵元件，電感的選擇應(yīng)考慮電感值和飽和電流。一般來說，所選電感應(yīng)提供的峰 - 峰紋波電流約為滿載和標(biāo)稱輸入電壓下平均電感電流的 30%，平均電感電流即為輸入電流。推薦的電感值范圍為 6.8μH 至 22μH，電感值低于 6.8μH 可能導(dǎo)致斜率補(bǔ)償不足，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

6.4 補(bǔ)償電容選擇

SGM6607A 的控制環(huán)路補(bǔ)償通過外部完成，在 COMP 引腳連接的串聯(lián) RC 形成極點(diǎn)和零點(diǎn)，結(jié)合電流模式控制的固有極點(diǎn)，設(shè)置設(shè)備的閉環(huán)頻率響應(yīng)。推薦的 (R{COMP}) 和 (C{COMP}) 值分別為 4.99kΩ 和 10nF，(C_{COMP}) 可在 1nF 至 22nF 范圍內(nèi)調(diào)整，以確保穩(wěn)定運(yùn)行和可接受的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

6.5 肖特基二極管選擇

外部整流二極管的選擇對(duì)設(shè)備性能至關(guān)重要，推薦使用高速、低正向壓降的二極管以提高效率。二極管的平均電流額定值應(yīng)高于峰值負(fù)載，擊穿電壓應(yīng)高于編程輸出電壓并有一定余量。

6.6 輸入輸出電容選擇

輸出電容決定了輸出電壓紋波和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，可通過公式 (C{MIN } = frac{I{O} times(V{OUT } - V{CC})}{f × Delta V × V_{OUT }}) 估算所需電容值，推薦的輸出電容范圍為 1μF 至 10μF。輸入電容推薦使用 4.7μF 陶瓷電容，盡可能靠近芯片的 VIN 引腳和 GND 引腳；對(duì)于距離輸入源較遠(yuǎn)的應(yīng)用，建議使用 47μF 或更高電容值的電容來抑制線束電感。

七、封裝與訂購(gòu)信息

八、總結(jié)

SGM6607A 作為一款高性能的高壓升壓轉(zhuǎn)換器，具有寬輸入輸出電壓范圍、高效、集成度高、保護(hù)功能完善等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景合理選擇電感、電容、二極管等外圍元件，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望通過本文的介紹，能幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用 SGM6607A 芯片。你在使用這款芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。