SGM38120：7通道LDO PMIC的卓越之選

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，SGM38120作為一款7通道LDO PMIC，憑借其豐富的功能和出色的性能，成為眾多應(yīng)用的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下這款芯片。

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1. 芯片概述

SGM38120集成了兩個低 dropout NMOS LDO 通道和五個高 PSRR、低噪聲 PMOS LDO 通道，能夠滿足不同的電源需求。它擁有高優(yōu)先級的 RESET_B 引腳用于硬件復(fù)位，INT 引腳用于中斷指示，還具備 I2C 通信外設(shè)，方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信和控制。該芯片的工作溫度范圍為 -40℃ 至 +85℃，采用 Green WLCSP - 1.83×1.51 - 20B 封裝，具有良好的散熱性能和較小的體積，適合應(yīng)用于便攜式設(shè)備、智能可穿戴設(shè)備以及健康監(jiān)測設(shè)備等。

2. 關(guān)鍵特性剖析

2.1 各通道輸出能力

• LDO1 和 LDO2：具備 1.4A 的輸出電流能力，輸出電壓可編程，范圍從 0.528V 到 1.504V，以 8mV 為步長進(jìn)行調(diào)整，輸入電壓范圍為 0.7V 至 2.0V，輸出電壓精度可達(dá) 1.3%。這使得它們非常適合為對電源要求較高的傳感器 DVDD 供電。
• LDO3、LDO4 和 LDO6：輸出電流能力為 500mA，輸出電壓可編程范圍是 1.504V 到 3.544V，同樣以 8mV 為步長。輸入電壓范圍為 1.8V 至 5.5V，在 1kHz 時對 VSYS 的 PSRR 可達(dá) 105dB，1MHz 時為 70dB，LDO3 和 LDO4 的典型噪聲為 (15 mu V{RMS })，LDO6 為 (17 mu V{RMS })。這些通道可用于 AVDD、AF、IO 和 OIS 等電路。
• LDO5 和 LDO7：輸出電流能力為 750mA，輸出電壓可編程，除了 1.504V 到 3.544V 以 8mV 為步長調(diào)整外，還可通過 I2C 編程設(shè)置為 1.2V。輸入電壓范圍和 PSRR 特性與 LDO3、LDO4 和 LDO6 類似，典型噪聲為 (17 mu V_{RMS })，也可用于 AVDD、AF、IO 和 OIS 等電路。

2.2 保護(hù)功能

• 過溫保護(hù)（OTP）：當(dāng)芯片溫度超過設(shè)定閾值時，會觸發(fā)過溫保護(hù)，確保芯片安全運(yùn)行。
• 輸出過流保護(hù)（OCP）：防止輸出電流過大，保護(hù)芯片和負(fù)載設(shè)備。
• 欠壓保護(hù)（UVP）：當(dāng)輸出電壓低于設(shè)定閾值時，保護(hù)電路會動作，避免設(shè)備因電壓不足而損壞。
• 欠壓鎖定保護(hù)（UVLO）：監(jiān)測輸入電壓，當(dāng)輸入電壓低于設(shè)定值時，芯片進(jìn)入鎖定狀態(tài)，防止異常工作。

2.3 通信與控制

• I2C 通信外設(shè)：默認(rèn)從地址為 0x35，可通過 I2C 進(jìn)行配置，方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信和控制。
• 故障中斷：當(dāng)芯片出現(xiàn)故障時，會通過 INT 引腳發(fā)出中斷信號，提醒系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理。

3. 電氣特性詳解

3.1 輸入電壓范圍

• 系統(tǒng)輸入電壓范圍（VSYS）為 2.5V 至 5.5V，VIN12 輸入電壓范圍為 0.7V 至 2.0V，VIN34、VIN5 - 7 輸入電壓范圍為 1.8V 至 5.5V。這些輸入電壓范圍確保了芯片能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

  3.2 欠壓鎖定閾值

  不同輸入電壓的欠壓鎖定閾值在上升和下降過程中有所不同，例如 VSYS 上升時的欠壓鎖定閾值為 2.3V 至 2.42V，下降時為 2.2V 至 2.31V。這些閾值的設(shè)置能夠有效保護(hù)芯片在電壓波動時的正常工作。

  3.3 電流相關(guān)參數(shù)

• 關(guān)機(jī)狀態(tài)下，不同引腳的供電電流非常小，如 RESET_B 為低電平時，VSYS 上的電流典型值為 0.25μA，VIN12 和 VIN34、5 - 7 上的電流典型值為 0.01μA。
• 睡眠模式和待機(jī)模式下的供電電流也有明確的參數(shù)，睡眠模式下典型值為 1.5μA，待機(jī)模式下典型值為 43μA。
• 各 LDO 通道在無負(fù)載時的靜態(tài)電流典型值為 77μA 至 115μA，所有 LDO 開啟且無負(fù)載時的總靜態(tài)電流典型值為 270μA 至 370μA。

3.4 輸出電壓特性

各 LDO 通道的輸出電壓范圍、默認(rèn)值、步長和精度都有詳細(xì)規(guī)定。例如 LDO1 和 LDO2 的輸出電壓范圍為 0.528V 至 1.504V，默認(rèn)值為 1.2V，步長為 8mV，精度在不同條件下有所不同。

3.5 其他特性

還包括各 LDO 通道的壓降、電流限制、輸出保護(hù)、PSRR、噪聲、調(diào)節(jié)和瞬態(tài)性能、軟啟動時間、短路保護(hù)等特性，這些特性共同保證了芯片的穩(wěn)定運(yùn)行和高性能輸出。

4. 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了 SGM38120 的典型應(yīng)用電路，通過合理配置輸入輸出電容和連接各引腳，可以實(shí)現(xiàn)芯片的正常工作。例如，在 VIN12 引腳需要連接 2.2μF 的電容，各 LDO 輸出引腳需要連接 4.7μF 的電容等。這些電容的選擇和配置對于穩(wěn)定輸出電壓和減少噪聲非常重要。

5. 詳細(xì)功能解析

5.1 啟動和關(guān)閉行為

• 硬件 RESET_B 引腳具有高優(yōu)先級，在啟動任何 LDO 調(diào)節(jié)器之前，應(yīng)將其設(shè)置為高電平。
• 7 個 LDO 調(diào)節(jié)器可以通過將 LDOx_EN 位設(shè)置為高電平來啟動，當(dāng) LDOx_SEQ[2:0] 分別等于 ‘000’ 時即可。此外，還可以通過配置 LDOx_SEQ[2:0] 到特定的時間槽編號，并將 SEQ_CTRL 設(shè)置為 ‘01’，實(shí)現(xiàn) LDO 調(diào)節(jié)器的順序輸出。
• 關(guān)閉芯片有三種方法：將硬件 RESET_B 引腳拉低；如果 LDOx_EN 位啟用，將 EN 位設(shè)置為低電平；如果 SEQ_CTRL 位啟用，將 SEQ_CTRL 設(shè)置為 ‘10’。

5.2 使能寄存器控制

LDOx 通道的啟動和關(guān)閉可以通過使能控制寄存器（LDOx_EN 位）進(jìn)行控制，但前提是 LDOx_SEQ[2:0] 位設(shè)置為 ‘000’。在輸出之前，用戶可以通過輸出電壓電平定義寄存器修改每個通道的電壓電平。

5.3 序列使能控制

SGM38120 的序列使能功能允許輸出以特定的時序順序上電和斷電。每個輸出需要預(yù)先配置一個時間槽來激活序列使能功能。當(dāng)通過 SEQ_CTRL 寫入 2 位代碼 ‘01’ 激活序列啟動功能時，SEQ_COUNT 會立即開始遞增。當(dāng) LDO 遇到其時間槽小于或等于 SEQ_COUNT 時，LDO 將被激活。時間槽的持續(xù)時間可以通過 SEQ_SPEED 進(jìn)行控制，SEQ_COUNT 的結(jié)束時間槽為 7。通過將 SEQ_CTRL 寫入 2 位代碼 ‘10’ 可以啟動序列關(guān)閉行為，此時 SEQ_CNT 會以 SEQ_SPEED 配置的間隔從 7 降至 0。當(dāng) LDO_SEQ 的時間槽大于 SEQ_COUNT 值時，LDO 將被關(guān)閉。

5.4 熱保護(hù)

芯片具有兩種熱保護(hù)功能：過熱警告（TSD_WRN）和過熱關(guān)機(jī)（TSD）。當(dāng)芯片溫度超過 +128℃ 時，TSD_WRN 的中斷和狀態(tài)寄存器將變?yōu)楦唠娖?，但不會影響輸出關(guān)閉；當(dāng)芯片溫度超過 +143℃ 時，TSD 的中斷和狀態(tài)寄存器將變?yōu)楦唠娖剑⑶覇雍完P(guān)閉芯片狀態(tài)寄存器 CHIP_SUSD 將變?yōu)楦唠娖?，?dǎo)致所有輸出關(guān)閉。

5.5 欠壓鎖定保護(hù)

芯片會檢測 VSYS 和 VINx（x = 12, 34, 5, 6, 7）的欠壓鎖定情況。當(dāng) VSYS 欠壓時，狀態(tài)和中斷寄存器會發(fā)出故障信號，所有輸出將關(guān)閉；當(dāng) VINx 欠壓時，相應(yīng)的中斷和狀態(tài)寄存器將變?yōu)楦唠娖剑瑢?yīng)的 LDOx 將關(guān)閉。

5.6 輸出過流和欠壓保護(hù)

當(dāng)發(fā)生輸出過流或欠壓故障時，OCP/UVP 狀態(tài)將變?yōu)楦唠娖?。?jīng)過檢測消抖時間（OCP 可通過寄存器調(diào)整，UVP 固定為 50μs）后，相關(guān)的 LDO 將關(guān)閉，其中斷寄存器將變?yōu)楦唠娖?。在無故障關(guān)機(jī)模式（FLT_SDB = 1）下，OCP/UVP 故障不需要關(guān)閉任何 LDO，但 UVP/OCP 狀態(tài)和中斷寄存器將變?yōu)楦唠娖健?/p>

5.7 輸出故障恢復(fù)

芯片有三種系統(tǒng)故障（TSD_WRN、TSD、VSYS_UVLO）和三種單通道故障（VINx UVLO、LDOx OCP 和 UVP）。故障恢復(fù)取決于故障類型和關(guān)機(jī)次數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)故障 TSD 和 VSYS UVLO 發(fā)生時，芯片將在所有系統(tǒng)故障消失且至少間隔 20ms 后才能恢復(fù)，但如果系統(tǒng)故障計(jì)數(shù)器達(dá)到 4，芯片將永久關(guān)閉。對于單通道故障，輸出將在 VINxUVLO 故障消失且至少間隔 20ms 后嘗試恢復(fù)，在 OCP 和 UVP 故障恢復(fù)時，將在接下來的 20ms 嘗試恢復(fù)。當(dāng)單通道故障計(jì)數(shù)達(dá)到 4 時，該通道將永久關(guān)閉。

5.8 中斷功能

硬件中斷引腳用于指示系統(tǒng)故障和單通道故障。當(dāng)故障的中斷寄存器變?yōu)楦唠娖角蚁嚓P(guān)的故障屏蔽寄存器未設(shè)置時，外部中斷引腳將變?yōu)楦唠娖?。高電平的中斷引腳和故障中的中斷位在讀取中斷寄存器之前不會復(fù)位。中斷引腳具有開漏和推挽兩種輸出模式，可通過 INT_MODE_SEL 位進(jìn)行配置，推挽模式下高電平可選擇 1.2V 或 1.8V，默認(rèn)值為 1.8V。

5.9 可調(diào)輸出電流限制

可調(diào)輸出電流限制在 0x02[6:0] 寄存器中設(shè)置。默認(rèn)情況下，所有通道處于高電平電流限制狀態(tài)。LDO1/2 的高電平電流限制為 1400mA，低電平為 1150mA；LDO3/4/6 的高電平電流限制為 500mA，低電平為 400mA；LDO5/7 的高電平電流限制為 750mA，低電平為 550mA。

5.10 輸出放電功能

默認(rèn)情況下，輸出放電電阻均為 250Ω，可在放電電阻選擇寄存器中進(jìn)行配置。

5.11 軟復(fù)位功能

復(fù)位寄存器為 0x11[7:4]，寫入 4 位代碼 ‘1011’ 可執(zhí)行軟件復(fù)位功能，該功能將復(fù)位從 0x00 到 0x1F 的寄存器。

5.12 可編程 I2C 地址選擇

SGM38120 作為從設(shè)備，默認(rèn)地址為 0x35。在 I2C_ADDR 寄存器中，還有其他三個可選的設(shè)備地址用于 I2C 通信。在一個或多個 SGM38120 應(yīng)用中，需要調(diào)整 I2C 地址的應(yīng)用應(yīng)首先將 RESET_B 引腳拉高進(jìn)行地址設(shè)置。通過軟復(fù)位功能、RESET_B 引腳低電平狀態(tài)和 VSYS 輸入電壓低于 1.8V 可重置編程的設(shè)備地址。

6. 寄存器映射

文檔詳細(xì)列出了 SGM38120 的寄存器映射，包括芯片 ID、版本、使能、輸出電壓定義、序列控制、放電電阻選擇、中斷、狀態(tài)、屏蔽等寄存器。每個寄存器的位定義、默認(rèn)值、類型和功能都有明確說明，方便工程師進(jìn)行配置和控制。

7. 封裝與訂購信息

芯片采用 WLCSP - 1.83×1.51 - 20B 封裝，工作溫度范圍為 -40℃ 至 +85℃。文檔還提供了封裝的外形尺寸、推薦焊盤圖案、卷帶和卷軸信息以及紙箱尺寸等詳細(xì)信息，方便工程師進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)和產(chǎn)品采購。

SGM38120 以其豐富的功能、出色的性能和完善的保護(hù)機(jī)制，為電子設(shè)備的電源管理提供了一個可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體需求合理配置芯片的各項(xiàng)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和穩(wěn)定性。你在使用 SGM38120 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。