高速 USB 2.0 模擬開關 SGM7226 詳解

在電子設備的設計中，模擬開關是實現信號切換和路由的關鍵組件。今天，我們將深入探討 SGMICRO 推出的 SGM7226，一款 (V_{BUS }) 直接供電的高速 USB 2.0（480Mbps）DPDT 模擬開關。

文件下載：SGM7226.pdf

一、產品概述

SGM7226 是一款雙極雙擲（DPDT）模擬開關，它可以在 1.8V 至 5.5V 的單電源下工作，并且能夠直接由 (V_{BUS }) 供電。其每個開關都是雙向的，能夠確保高速信號在輸出端幾乎沒有衰減。該產品具有高速、低功耗和寬帶寬的特點，適用于多種應用場景，如手機、數碼相機、便攜式設備、計算機外設以及電池供電系統等。

二、產品特性

1. 電源與性能

• 寬電源電壓范圍：支持 1.8V 至 5.5V 的電源電壓，這使得它在不同的電源環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。
• 低導通電阻：典型導通電阻為 5Ω，能夠有效降低信號傳輸過程中的損耗。
• 高關斷隔離度：在 (R_{L}=50 Omega) 、 (f = 250 MHz) 的條件下，關斷隔離度可達 -35dB，減少了信號之間的干擾。
• 低串擾：同樣在 (R_{L}=50 Omega) 、 (f = 250 MHz) 的條件下，串擾低至 -30dB，保證了信號的純凈度。
• 寬帶寬：-3dB 帶寬達到 550MHz，能夠滿足高速信號的傳輸需求。

2. 開關特性

• 快速切換時間：在 (V{CC}=5V) 時，導通時間 (t{ON}) 典型值為 15ns，關斷時間 (t_{OFF}) 典型值為 20ns，能夠快速響應信號的切換。
• 先斷后通切換：采用先斷后通的切換方式，避免了信號的短路和干擾。

3. 保護特性

• 電源關斷保護：能夠防止意外的信號泄漏，確保在電源關斷和過壓條件下系統的可靠性。
• 抗靜電放電（ESD）：人體模型（HBM）的 ESD 敏感度為 8000V，增強了產品的抗干擾能力。

4. 工作溫度與封裝

• 寬工作溫度范圍：可在 -40℃ 至 +85℃ 的環(huán)境溫度下正常工作，適應不同的使用場景。
• 環(huán)保封裝：采用綠色 TQFN - 2.6×1.8 - 16L 封裝，符合環(huán)保要求。

三、引腳配置與功能

1. 引腳配置

2. 功能表

其中，X 表示無關項。

四、電氣特性

1. 模擬開關特性

• 模擬 I/O 電壓：范圍為 0V 至 3.3V。
• 導通電阻：典型值為 5Ω，最大值為 6.5Ω。
• 通道間導通電阻匹配：典型值為 0.35Ω，最大值為 0.6Ω。
• 導通電阻平坦度：典型值為 0.6Ω，最大值為 1Ω。
• 電源關斷泄漏電流：最大值為 1μA。

2. 數字輸入特性

• 輸入高電壓：VIH(S、OE) 范圍為 1.5V 至 3.3V，VIH(VSET) 范圍為 1.5V 至 5.5V。
• 輸入低電壓：VIL 最大值為 0.35V。
• 輸入泄漏電流：最大值為 1μA。

3. 動態(tài)特性

• 導通時間：典型值為 15ns。
• 關斷時間：典型值為 20ns。
• 先斷后通時間延遲：典型值為 3.5ns。
• 傳播延遲：典型值為 0.5ns。
• 關斷隔離度：典型值為 -35dB。
• 通道間串擾：典型值為 -30dB。
• -3dB 帶寬：典型值為 550MHz。
• 通道間偏斜：典型值為 1.5ns。
• 電荷注入：典型值為 10pC。
• HSD + 、HSD - 、D + 、D - 導通電容：在 1MHz 時典型值為 10pF，在 250MHz 時典型值為 15pF。

4. 電源要求

• 電源電壓范圍：1.8V 至 5.5V。
• 電源電流：典型值為 20μA，最大值為 30μA。

五、測試電路

文檔中給出了多個測試電路，用于測試 SGM7226 的各項性能指標，包括導通電阻、切換時間、先斷后通時間、關斷隔離度、通道間串擾、-3dB 帶寬和電荷注入等。這些測試電路為工程師提供了準確測量和驗證產品性能的方法。

六、應用信息

1. 電源保護

• 電源關斷保護：當 D + 或 D - 與 (V_{BUS }) 短路時，SGM7226 內部的特殊保護電路可以確保設備在 24 小時內不受損壞。在電源關斷或過壓事件發(fā)生時，保護電路可以防止 D + /D - 引腳上的泄漏信號，保證系統的可靠性。
• 電源開啟保護：USB 2.0 規(guī)范要求 USB 設備在數據傳輸過程中即使發(fā)生 (V_{BUS }) 短路也不會損壞。SGM7226 在過壓條件下會限制流回 (VCC) 軌道的電流，使其不超過安全工作范圍。

2. 應用電路

如果 SGM7226 由 (V{BUS }) 供電，建議使用一個 5.1V 的齊納二極管來抑制 USB 接口熱插拔時 (V{BUS }) 電源線上產生的電壓尖峰。

七、封裝與訂購信息

1. 封裝信息

SGM7226 采用 TQFN - 2.6×1.8 - 16L 封裝，文檔中給出了封裝的外形尺寸、推薦的焊盤圖案以及編帶和卷盤的相關信息。

2. 訂購信息

其中，XXXXX 為日期代碼和供應商代碼。

八、總結

SGM7226 是一款性能優(yōu)異的高速 USB 2.0 模擬開關，具有寬電源電壓范圍、低導通電阻、高關斷隔離度、低串擾和快速切換時間等特點。其電源保護功能和環(huán)保封裝使其適用于多種應用場景。電子工程師在設計 USB 2.0 相關電路時，可以考慮使用 SGM7226 來實現信號的切換和路由。你在實際應用中是否遇到過類似模擬開關的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。