SGM25811：高性能同步整流降壓轉(zhuǎn)換器MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)于電源轉(zhuǎn)換電路的性能起著至關(guān)重要的作用。今天，我們就來深入了解一下SGMICRO推出的SGM25811，這是一款專門為同步整流降壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的高性能雙路高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片。

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一、產(chǎn)品概述

SGM25811是一款專門用于高效驅(qū)動(dòng)同步整流降壓轉(zhuǎn)換器中兩個(gè)N - MOSFET的雙路高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片。當(dāng)與多相降壓PWM控制器結(jié)合使用時(shí)，它能夠構(gòu)成先進(jìn)微處理器電壓調(diào)節(jié)器的核心。該芯片具有多種特性，如抗直通保護(hù)、集成自舉開關(guān)等，能有效提高系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。

二、產(chǎn)品特性

1. 高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)能力

SGM25811適用于高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)，其柵源電壓 (V{GS}) 和輸入電壓 (V{IN}) 可達(dá)12V，能夠滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

2. 單PWM信號(hào)控制雙驅(qū)動(dòng)

通過單個(gè)PWM信號(hào)即可控制兩個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)器，簡化了電路設(shè)計(jì)，減少了外部控制信號(hào)的數(shù)量。

3. 集成同步降壓驅(qū)動(dòng)解決方案

芯片集成了同步降壓驅(qū)動(dòng)功能，提供了完整的解決方案，降低了系統(tǒng)成本和復(fù)雜度。

4. 抗直通保護(hù)電路

該芯片具備抗直通保護(hù)功能，能夠確保外部MOSFET不會(huì)出現(xiàn)交叉導(dǎo)通的情況，同時(shí)通過最小化死區(qū)時(shí)間來優(yōu)化效率。

5. 橋接關(guān)斷功能

利用三態(tài)輸入可以實(shí)現(xiàn)橋接關(guān)斷，方便系統(tǒng)在不同工作模式之間切換。

6. 內(nèi)置自舉開關(guān)

集成的自舉開關(guān)消除了對(duì)其他外部組件的需求，進(jìn)一步簡化了電路設(shè)計(jì)。

7. EN控制關(guān)斷MOSFET

通過EN引腳可以方便地控制兩個(gè)MOSFET的開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)EN引腳拉低時(shí)，兩個(gè)MOSFET均會(huì)關(guān)閉，防止系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí)輸出電容快速放電。

8. PWM引腳多功能設(shè)置

PWM引腳可用于多種功能設(shè)置，增加了芯片的靈活性。

9. 電源輸入欠壓鎖定

具備電源輸入欠壓鎖定功能，當(dāng)輸入電壓低于設(shè)定值時(shí)，芯片會(huì)自動(dòng)保護(hù)，避免系統(tǒng)在異常電壓下工作。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 桌面CPU核心電壓調(diào)節(jié)器

SGM25811能夠?yàn)樽烂鍯PU核心提供穩(wěn)定的電壓，滿足其高性能運(yùn)算的需求。

2. 高頻低剖面DC/DC轉(zhuǎn)換器

適用于高頻工作的低剖面DC/DC轉(zhuǎn)換器，可提高轉(zhuǎn)換效率和功率密度。

3. 高電流低壓DC/DC轉(zhuǎn)換器

在高電流、低電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，SGM25811能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

四、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了SGM25811的典型應(yīng)用電路，建議的總解決方案中，高端FET選用SGMNQ40430，低端FET選用SGMNQ28430。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要注意各個(gè)元件的參數(shù)選擇和布局，以確保電路的性能達(dá)到最佳。例如，在BOOT引腳和PHASE引腳之間連接0.1μF陶瓷電容和2.2Ω電阻時(shí)，要確保陶瓷電容靠近芯片放置，以減少寄生參數(shù)的影響。

五、封裝與訂購信息

SGM25811有多種封裝可供選擇，包括Green TDFN - 2×2 - 8L、Green TDFN - 3×3 - 8BL和Green SOIC - 8（Exposed Pad）。不同封裝的芯片在溫度范圍、訂購編號(hào)、封裝標(biāo)記和包裝選項(xiàng)等方面有所不同，工程師可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。

六、電氣特性

文檔詳細(xì)列出了SGM25811在不同條件下的電氣特性參數(shù)，包括電源輸入、PWM輸入、使能控制、自舉開關(guān)、高端驅(qū)動(dòng)和低端驅(qū)動(dòng)等方面。這些參數(shù)對(duì)于工程師進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和性能評(píng)估非常重要。例如，在電源輸入方面，電源電流 (I{CC}) 在 (V{EN}=0V) 時(shí)典型值為1mA；VCC POR上升閾值 (V_{CCRTH}) 為4.2V。

七、功能詳細(xì)描述

1. 使能控制

EN引腳用于控制PWM引腳的狀態(tài)和MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器的輸出。當(dāng)EN引腳為低電平時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)器禁用，UGATE和LGATE均為低電平，PWM引腳處于高阻態(tài)；當(dāng)EN引腳為高電平時(shí)，經(jīng)過延遲時(shí)間 (t_{DHEN}) 后，柵極驅(qū)動(dòng)器激活，UGATE和LGATE開始響應(yīng)PWM輸入。

2. PWM輸入

PWM引腳是一個(gè)三態(tài)輸入引腳。當(dāng) (V_{CC}) 上電復(fù)位（POR）完成且EN保持高電平時(shí)，邏輯高電平激活高端柵極驅(qū)動(dòng)器，禁用低端柵極驅(qū)動(dòng)器；邏輯低電平則相反。當(dāng)PWM引腳處于高阻態(tài)時(shí)，高端和低端柵極驅(qū)動(dòng)器均保持低電平，關(guān)閉兩個(gè)MOSFET。

3. 低端驅(qū)動(dòng)

低端驅(qū)動(dòng)器用于控制接地的N - MOSFET，其輸出與PWM輸入相反。當(dāng)EN引腳為低電平或PWM引腳處于高阻態(tài)時(shí)，低端驅(qū)動(dòng)器輸出保持低電平。

4. 高端驅(qū)動(dòng)

高端驅(qū)動(dòng)器用于控制浮動(dòng)的N - MOSFET，其偏置電壓來自內(nèi)部連接的BOOT和PHASE引腳。通過BOOT和VCC引腳之間的集成自舉開關(guān)為高端柵極驅(qū)動(dòng)器提供偏置電流。當(dāng)EN引腳為低電平或PWM引腳處于高阻態(tài)時(shí)，高端驅(qū)動(dòng)器輸出保持低電平。

5. 直通保護(hù)

直通保護(hù)電路能夠防止高端和低端MOSFET同時(shí)導(dǎo)通。在高端MOSFET關(guān)斷時(shí)，抗直通機(jī)制會(huì)監(jiān)測(cè)UGATE和PHASE電壓，直到 ((V{UGATE}-V{PHASE})) 電壓低于1.2V，才會(huì)使低端驅(qū)動(dòng)器處于高電平；同理，在低端MOSFET關(guān)斷時(shí)，高端驅(qū)動(dòng)器會(huì)檢查LGATE電壓，直到 (V_{LGATE}) 低于1.2V，才會(huì)保持關(guān)斷狀態(tài)。

在實(shí)際應(yīng)用中，你是否遇到過類似芯片的直通問題呢？你是如何解決的呢？

八、總結(jié)

SGM25811是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的雙路高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片，具有多種特性和優(yōu)勢(shì)，適用于多種電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用場(chǎng)景。在使用該芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，工程師需要根據(jù)具體需求選擇合適的封裝和參數(shù)，并注意各個(gè)引腳的功能和使用方法，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，要關(guān)注芯片的絕對(duì)最大額定值和推薦工作條件，避免芯片因過應(yīng)力而損壞。希望本文能夠?qū)?a href="http://www.makelele.cn/v/tag/125/" target="_blank">電子工程師們?cè)谑褂肧GM25811進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。