SGM6021：超低功耗降壓轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，為特定應(yīng)用選擇合適的電源轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。今天要給大家詳細(xì)介紹SGMICRO推出的SGM6021系列，這是一款具有超低靜態(tài)電流的200mA、1.4MHz同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，非常適合為有特殊需求的超低功耗應(yīng)用供電。

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一、基本特性

1. 寬輸入電壓范圍

SGM6021的工作電壓范圍為1.8V至5.5V，允許使用5V穩(wěn)壓輸入，這使得它在電源輸入方面有很大的靈活性，能適配多種不同的供電來(lái)源。

2. 可調(diào)節(jié)輸出電壓

輸出穩(wěn)壓電平通過VS引腳進(jìn)行編程，可設(shè)置為4種不同的電壓，這一特性對(duì)于功率預(yù)算有限的設(shè)備設(shè)計(jì)非常有用，能讓工程師根據(jù)具體需求靈活調(diào)整輸出電壓。

3. 低功耗特性

SGM6021最大輸出電流可達(dá)200mA，典型靜態(tài)電流僅400nA，超低的靜態(tài)電流能顯著延長(zhǎng)電池供電設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。在低輸出電流時(shí)，效率高達(dá)90%（(I_{OUT }=0.1 ~mA)），體現(xiàn)了其在節(jié)能方面的卓越表現(xiàn)。

4. 其他特性

具備100%占空比（直通模式）；工作溫度范圍為-40℃至+85℃，能適應(yīng)較為惡劣的環(huán)境；采用綠色UTDFN - 1.5×2 - 6L封裝，符合環(huán)保要求且體積小巧。

二、典型應(yīng)用電路

典型應(yīng)用電路僅需要電感、(C{IN})和(C{OUT})電容作為外部組件，就能構(gòu)成一個(gè)降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案，電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。

三、可選型號(hào)及參數(shù)

工程師可以根據(jù)具體的輸出電壓需求選擇合適的型號(hào)。

四、電氣特性

1. 靜態(tài)電流

在Buck使能狀態(tài)，(V_{IN}=1.8V)且無(wú)負(fù)載、無(wú)開關(guān)動(dòng)作時(shí)，典型靜態(tài)電流為400nA，最大值為700nA。

2. 輸出精度

在(T_A = +25^{circ}C)時(shí)，輸出精度在±2%以內(nèi)；在-40℃至+85℃的全溫度范圍內(nèi)，輸出精度在±3%以內(nèi)。

3. 輸出調(diào)節(jié)特性

輸出線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率都表現(xiàn)出色。例如，當(dāng)(V{IN})從1.8V變化到5.5V，(I{OUT}=100μA)時(shí)，輸出線性調(diào)整率為0.3 %/V；當(dāng)(I_{OUT})從100μA變化到200mA時(shí)，輸出負(fù)載調(diào)整率為0.002 %/mA。

五、工作原理及功能

1. 控制架構(gòu)

SGM6021采用滯環(huán)控制架構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。在輕負(fù)載時(shí)，采用脈沖頻率調(diào)制（PFM）控制，能有效提高效率。

2. 欠壓鎖定（UVLO）功能

當(dāng)輸入電壓低于UVLO閾值時(shí)，設(shè)備停止工作；當(dāng)輸入電壓高于UVLO閾值加上遲滯電壓時(shí)，設(shè)備重新啟動(dòng)，此功能可保護(hù)設(shè)備在低電壓輸入時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。

3. VS引腳功能

VS引腳用于外部信號(hào)控制設(shè)備的開啟和關(guān)閉，以及輸出電壓的編程。通過不同的脈沖模式和電平設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的關(guān)機(jī)、輸出不同的默認(rèn)電壓等功能。例如，1個(gè)脈沖后VS引腳低電平持續(xù)時(shí)間超過(t{OFF})將關(guān)閉調(diào)節(jié)器；2 - 5個(gè)脈沖后VS引腳高電平持續(xù)時(shí)間超過(t{OFF})將分別設(shè)置輸出電壓為默認(rèn)值、(V_1)、(V_2)和(V_3)。

4. 熱關(guān)斷（TSD）功能

當(dāng)溫度超過+160℃（典型值）時(shí)，設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)結(jié)溫下降20℃時(shí)，設(shè)備自動(dòng)恢復(fù)工作，防止因過熱和功率耗散過大而損壞設(shè)備。

六、元件選型建議

1. 電感選擇

推薦使用4.7μH的電感，所選電感的飽和電流應(yīng)至少比電氣特性表中規(guī)定的最大逐周期電流限制高25%。同時(shí)，文檔推薦了兩款電感，如Toko的DFE252012C - H - 100M（10μH，尺寸2.0x2.5x1.2mm）和Coilcraft的LPS4018 - 103M（10μH，尺寸4.0x4.0x1.7mm）。

2. 輸出電容選擇

建議使用最小22μF的陶瓷輸出電容，更大的電容能在相同直流降額下提供更高的有效電容，改善瞬態(tài)響應(yīng)和輸出紋波。

3. 輸入電容選擇

在VIN引腳和GND之間建議使用22μF的陶瓷電容和0.1μF的陶瓷旁路輸入電容，并盡可能靠近引腳放置，以減小寄生電感。對(duì)于SGM6021距離輸入源較遠(yuǎn)的應(yīng)用，建議使用22μF或更大的電容來(lái)抑制線束電感。

七、總結(jié)

SGM6021憑借其超低的靜態(tài)電流、寬輸入電壓范圍、可調(diào)節(jié)輸出電壓等特性，在超低功耗應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì)。無(wú)論是能量收集設(shè)備、低功耗無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還是便攜式游戲控制臺(tái)和可穿戴設(shè)備等，SGM6021都能提供穩(wěn)定、高效的電源解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，結(jié)合上述的元件選型建議，充分發(fā)揮SGM6021的性能。大家在使用SGM6021的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。