SGM864S 4 通道可調(diào)電源排序器：設(shè)計(jì)與應(yīng)用詳解

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理至關(guān)重要，尤其是對(duì)于多電源系統(tǒng)，合理的電源排序能有效避免系統(tǒng)故障，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。今天，我們就來深入探討 SGMICRO 推出的 SGM864S 4 通道可調(diào)電源排序器。

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一、產(chǎn)品概述

SGM864S 是一款集成式 4 軌電源排序器，它通過拉高或拉低四個(gè)電源的使能或關(guān)斷引腳，來控制它們的上電和下電順序。交錯(cuò)啟動(dòng)順序能夠避免閂鎖條件或大涌入電流對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響。該器件具有五個(gè)由五個(gè)使能引腳控制的開漏輸出。

二、關(guān)鍵特性

2.1 電源排序功能

• 可對(duì)四個(gè)電壓軌進(jìn)行排序，精準(zhǔn)控制上電和下電順序，避免系統(tǒng)因電源問題出現(xiàn)故障。
• 通過 ENx 和 CDLYx 引腳實(shí)現(xiàn)序列控制，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整每個(gè)通道的延遲時(shí)間。

2.2 輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為 2V 至 5.5V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境，為不同的應(yīng)用場景提供了廣泛的選擇。

2.3 并聯(lián)電壓基準(zhǔn)

具有 5V（±2.6% 精度）的并聯(lián)電壓基準(zhǔn)，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的參考電壓，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2.4 低靜態(tài)電流

典型靜態(tài)電流僅為 55μA，有助于降低系統(tǒng)功耗，延長電池續(xù)航時(shí)間，適用于對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用。

2.5 電容可調(diào)延遲時(shí)間

通過在 CDLYx 引腳外接 NP0 電容，可以調(diào)整每個(gè)通道的延遲時(shí)間，滿足不同系統(tǒng)對(duì)電源啟動(dòng)時(shí)間的要求。

2.6 電源良好功能

PG 引腳可輸出電源狀態(tài)信息，當(dāng)四個(gè) OUTx 都輸出高電平時(shí)，PG 引腳輸出高電平，方便用戶實(shí)時(shí)監(jiān)測電源狀態(tài)。

2.7 開漏 OUTx 輸出

OUTx 采用開漏輸出結(jié)構(gòu)，需要外接上拉電阻，可靈活連接到不同電壓電平的設(shè)備，增強(qiáng)了系統(tǒng)的兼容性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM864S 適用于多種領(lǐng)域，包括通信設(shè)備、企業(yè)服務(wù)器、5G 無線產(chǎn)品、DC/DC 轉(zhuǎn)換器和功率逆變器等。這些領(lǐng)域?qū)﹄娫吹姆€(wěn)定性和可靠性要求較高，SGM864S 的出色性能能夠滿足這些需求。

四、引腳配置與功能

4.1 引腳配置

SGM864S 采用 TQFN - 3.5×3.5 - 20L 封裝，引腳布局合理，方便用戶進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)。

4.2 引腳功能

• ENx 引腳：用于使能相應(yīng)的電壓軌，閾值電壓為 1.23V，內(nèi)部設(shè)置了 500kΩ 的下拉電阻。
• EN 引腳：控制 ENx 的輸入濾波時(shí)間為 600ns（典型值），當(dāng) EN 為高電平時(shí)，ENx 在可調(diào)的 CDLYx 時(shí)間后有效；當(dāng) EN 為低電平時(shí)，OUTx 按逆序（從 OUT4 到 OUT1）有效。
• VCC 引腳：提供 2V 至 5.5V 的電源電壓，當(dāng) VDD 高于 6V 時(shí)，VCC 具有向外提供電流的驅(qū)動(dòng)能力，并將內(nèi)部參考電壓穩(wěn)定在 5V。
• EN_REF 引腳：用于控制并聯(lián)電壓基準(zhǔn)的啟用和禁用，通過拉低或浮空該引腳可啟用并聯(lián)電壓基準(zhǔn)，拉高或連接到 VCC 則禁用。
• CDLY/CDLYx 引腳：通過連接 NP0 電容（最大 100nF）來選擇可編程延遲時(shí)間。
• PG 引腳：電源良好開漏輸出，反映四個(gè) OUTx 的輸出狀態(tài)。
• OUTx 引腳：為相應(yīng) ENx 的輸出，采用開漏輸出結(jié)構(gòu)，在上電前需要外接 10kΩ 的上拉電阻。

五、電氣特性

5.1 電源相關(guān)特性

• 工作電壓范圍為 2V 至 5.5V，欠壓鎖定閾值為 1.51V 至 1.64V，欠壓鎖定遲滯為 170mV 至 280mV。
• VCC 電源電流典型值為 55μA，最大值為 110μA，VCC 并聯(lián)電壓為 5V，精度為 ±2.6%。

  5.2 輸入輸出特性

• EN/ENx 的高電平輸入電壓為 1.18V 至 1.28V，低電平輸入電壓為 0.97V 至 1.05V。
• OUT/OUTx 的輸出低電壓在灌電流為 3mA 時(shí)最大為 0.2V，輸出開漏泄漏電流最大為 0.5μA。

  5.3 延遲特性

• 可調(diào)延遲時(shí)間最大為 1.5s，延遲時(shí)間精度在 2ms 延遲后為 -11% 至 11%，EN 輸入濾波時(shí)間為 100ns 至 1200ns。

六、詳細(xì)工作原理

6.1 電壓監(jiān)測

SGM864S 可用于電壓檢測，通過外部電阻分壓器，每個(gè) ENx 引腳可以監(jiān)測任何高于 1.23V 的電壓閾值。EN 作為四個(gè) ENx 通道的使能信號(hào)，只有當(dāng) EN 電壓超過 1.23V 時(shí)，ENx 才能確定各通道的電壓。四個(gè) ENx 通道相互獨(dú)立觸發(fā)復(fù)位，也可以直接通過 EN/ENx 監(jiān)測目標(biāo)源的狀態(tài)。

6.2 輸出應(yīng)用

在典型應(yīng)用中，用戶可以將 OUTx/PG 引腳連接到 DSP、ASIC、FPGA 和 CPU 等設(shè)備作為復(fù)位輸入引腳，或連接到 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和 LDO 穩(wěn)壓器作為使能輸入信號(hào)。由于 OUTx/PG 為開漏結(jié)構(gòu)，需要外接上拉電阻來保持線路高電平，上拉電阻應(yīng)選擇大于 10kΩ 以確保輸出晶體管的安全運(yùn)行。

6.3 延遲時(shí)間控制

當(dāng) EN 引腳拉高且 ENx 引腳為高電平時(shí)，四個(gè)輸出（OUT1 至 OUT4）在固定延遲時(shí)間后釋放，延遲時(shí)間可通過 CDLYx 引腳外接的 NP0 電容進(jìn)行調(diào)整。每個(gè) ENx 通道可以通過相應(yīng)的 CDLYx 單獨(dú)編程延遲時(shí)間，延遲時(shí)間計(jì)算公式為： [t{DELAY }=frac{left(C{DELAY }+Delta Cright) × 0.75 × 40}{2 × 10^{-6}}] 其中，(Delta C) 為典型值 4pF 的寄生電容，(C{DELAY }) 最大值為 100nF，且其溫度系數(shù)應(yīng)為 PPM 級(jí)別。只有當(dāng) (t{DELAY}) 超過 2ms 時(shí)才考慮延遲精度。

6.4 下電順序優(yōu)先級(jí)

當(dāng) EN 變?yōu)榈碗娖角?ENx 保持高電平時(shí)，下電順序?qū)?zhí)行。在 OUTx 反向下電過程中，如果 ENx 變?yōu)榈碗娖?，相?yīng)的 OUTx 將立即有效；如果 EN 再次變?yōu)楦唠娖剑延行У?OUTx 將在 CDLYx 時(shí)間后釋放，未有效的 OUTx 將保持釋放狀態(tài)。

6.5 VCC_Bias 功能

當(dāng) ENREF 引腳為低電平或浮空時(shí)，并聯(lián) REF 功能啟用。當(dāng)外部電源電壓 (V{DD}) 快速上電時(shí)，由于 (R{SHUNT}) 和 (C{IN}) 的存在，內(nèi)部 VCC 建立緩慢，導(dǎo)致 OUTx 和 PG 在長時(shí)間內(nèi)無法提供足夠強(qiáng)的下拉能力。此時(shí)，可以在 VCC_BIAS 和外部電源之間連接一個(gè) 1MΩ 至 10MΩ 的外部電阻用于限流，VCC_BIAS 的快速建立為 OUTx 和 PG 提供了快速下拉能力，確保 OUTx 和 PG 的輸出狀態(tài)確定。

七、應(yīng)用設(shè)計(jì)指南

7.1 典型應(yīng)用電路

典型應(yīng)用電路中，需要合理選擇 (R{SHUNT})、(R{BIAS})、(C_{IN}) 等參數(shù)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

7.2 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

根據(jù)不同的 (V{DD}) 范圍，選擇合適的 (R{SHUNT})、(C_{IN}) 等參數(shù)，具體參數(shù)可參考文檔中的表 2。

7.3 級(jí)聯(lián)應(yīng)用

SGM864S 可以進(jìn)行級(jí)聯(lián)應(yīng)用，通過將一個(gè) SGM864S 的 OUTx 連接到另一個(gè) SGM864S 的 EN 引腳，實(shí)現(xiàn)更多通道的電源排序。

7.4 布局指南

• CDLY/CDLYx 引腳布線應(yīng)盡可能短，以提高精度，并進(jìn)行屏蔽處理。
• 從 EN/ENx 到電阻分壓器的走線應(yīng)短，從 (R_{SHUNT}) 到 (VMONx) 的走線應(yīng)長。
• VCC 電容應(yīng)盡可能靠近器件連接。
• 使用短走線連接 VCC，避免電源到電容的寄生電感與 VCC 處的電容形成 LC 諧振，導(dǎo)致電壓高于允許的最大 VCC 電壓。

八、總結(jié)

SGM864S 4 通道可調(diào)電源排序器具有豐富的功能和出色的性能，能夠滿足多種應(yīng)用場景的需求。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇參數(shù)和進(jìn)行 PCB 布局，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用 SGM864S 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。