SGM2037H：500mA低噪聲CMOS電壓調(diào)節(jié)器的深度剖析

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電壓調(diào)節(jié)器是至關(guān)重要的組件，它能確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。SGMICRO推出的SGM2037H低噪聲、極低壓降偏置軌CMOS電壓調(diào)節(jié)器，為眾多應(yīng)用場(chǎng)景提供了出色的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

SGM2037H采用CMOS技術(shù)設(shè)計(jì)，具備500mA的輸出電流能力。其工作輸入電壓范圍為0.8V至5.5V，偏置電源電壓范圍為2.7V至5.5V，輸出電壓范圍為0.8V至3.6V。該調(diào)節(jié)器還擁有邏輯控制關(guān)斷模式、短路電流限制和熱關(guān)斷保護(hù)等功能，并且具備自動(dòng)放電功能，可在禁用狀態(tài)下快速釋放輸出電壓。適用于需要低噪聲、快速瞬態(tài)響應(yīng)和低功耗的應(yīng)用，如電池供電設(shè)備和智能手機(jī)等。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

2.1 電氣性能優(yōu)越

• 寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為0.8V至5.5V，偏置電壓范圍為2.7V至5.5V，適配多種電源環(huán)境。
• 高輸出電流：可提供500mA的輸出電流，滿足大多數(shù)設(shè)備的供電需求。
• 精準(zhǔn)輸出電壓：輸出電壓范圍可在0.8V至3.6V之間調(diào)節(jié)，在+25℃時(shí)輸出電壓精度為±0.8%。
• 低功耗：低偏置輸入電流典型值為37μA，關(guān)斷電源電流典型值僅為0.01μA。
• 低壓降：在500mA負(fù)載下，典型壓降為120mV。
• 低噪聲：輸出電壓噪聲典型值為25μVRMS。

2.2 保護(hù)功能完善

具備電流限制和熱保護(hù)功能，能有效防止設(shè)備因過(guò)載或過(guò)熱而損壞。在過(guò)載時(shí)，輸出電流會(huì)被內(nèi)部限制在750mA（典型值）；當(dāng)輸出引腳短路到地時(shí)，短路保護(hù)會(huì)將輸出電流限制在340mA（典型值）。當(dāng)芯片溫度超過(guò)熱關(guān)斷閾值時(shí)，會(huì)進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，直至溫度降至+140℃。

2.3 響應(yīng)速度快

具有出色的負(fù)載和線路瞬態(tài)響應(yīng)，能快速適應(yīng)負(fù)載變化，確保輸出電壓的穩(wěn)定。

2.4 穩(wěn)定性好

搭配小尺寸陶瓷電容即可穩(wěn)定工作，并且?guī)в休敵鲎詣?dòng)放電功能。

2.5 控制靈活

通過(guò)邏輯電平使能輸入進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，方便設(shè)備的電源管理。

2.6 工作溫度范圍廣

可在-40℃至+125℃的溫度范圍內(nèi)正常工作，適應(yīng)不同的環(huán)境條件。

2.7 環(huán)保封裝

采用綠色XTDFN - 1.2×1.2 - 6L封裝，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

三、引腳配置與功能

3.1 引腳配置

SGM2037H采用XTDFN - 1.2×1.2 - 6L封裝，其引腳包括OUT（調(diào)節(jié)輸出電壓引腳）、FB（反饋引腳）、EN（使能引腳）、BIAS（偏置電壓供電引腳）、GND（接地引腳）和IN（輸入電壓供電引腳），還有一個(gè)暴露焊盤(pán)用于連接大地平面以提高散熱性能。

3.2 引腳功能

• OUT：建議使用有效電容在1μF至10μF范圍內(nèi)的輸出電容。
• FB：連接外部電阻分壓器以調(diào)節(jié)輸出電壓，電阻應(yīng)盡量靠近該引腳放置。
• EN：高電平開(kāi)啟調(diào)節(jié)器，低電平關(guān)閉調(diào)節(jié)器，內(nèi)部有下拉電阻確保引腳浮空時(shí)設(shè)備關(guān)閉。
• BIAS：為內(nèi)部控制電路提供偏置電壓，由內(nèi)部欠壓鎖定電路監(jiān)控。
• GND：接地。
• IN：輸入電壓供電引腳。
• 暴露焊盤(pán)：內(nèi)部連接到GND，連接到大地平面可最大化散熱性能，但不是電氣連接點(diǎn)。

四、應(yīng)用信息

4.1 電容選擇

• 輸入電容（CIN和CBIAS）：輸入去耦電容應(yīng)盡量靠近IN和BIAS引腳放置，以確保設(shè)備穩(wěn)定。建議選擇CIN = 1μF和CBIAS = 0.1μF或更大的X7R或X5R陶瓷電容，以獲得良好的動(dòng)態(tài)性能。當(dāng)VIN需要瞬間提供大電流時(shí)，需要較大的有效輸入電容，多個(gè)輸入電容可限制輸入跟蹤電感，增加輸入電容可限制振鈴并使其保持在設(shè)備絕對(duì)最大額定值以下。對(duì)于較大電容的Cout，建議選擇較大電容的CIN。
• 輸出電容（COUT）：輸出電容應(yīng)盡量靠近OUT引腳放置，選擇2.2μF或更大的X7R或X5R陶瓷電容可獲得良好的動(dòng)態(tài)性能。SGM2037H能保持穩(wěn)定的Cout最小有效電容為1μF。由于陶瓷電容的溫度、直流偏置和封裝尺寸會(huì)改變有效電容，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮足夠的Cout余量。此外，較大電容和較低ESR的Cout有助于提高高頻PSRR和改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

4.2 使能操作

通過(guò)EN引腳控制設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)閉，以及激活或停用輸出自動(dòng)放電功能。當(dāng)EN引腳電壓低于0.25V時(shí)，設(shè)備處于關(guān)斷狀態(tài)，無(wú)電流從IN流向OUT引腳，自動(dòng)放電晶體管通過(guò)120Ω（典型值）電阻放電輸出電壓；當(dāng)EN引腳電壓高于1.2V時(shí)，設(shè)備處于激活狀態(tài)，輸出電壓調(diào)節(jié)到預(yù)期值，自動(dòng)放電晶體管關(guān)閉。

4.3 可調(diào)調(diào)節(jié)器

SGM2037H的輸出電壓可在0.8V至3.6V之間調(diào)節(jié)，通過(guò)將FB引腳連接到兩個(gè)外部電阻實(shí)現(xiàn)。輸出電壓由公式(V{OUT }=V{FB} timesleft(1+frac{R{1}}{R{2}}right))確定，其中(V{FB}=0.8V)，選擇(R{2}=40kΩ)可維持20μA的最小負(fù)載。

4.4 壓降電壓

SGM2037H有兩個(gè)壓降電壓，分別對(duì)應(yīng)VIN和VBIAS兩個(gè)電源。VIN壓降電壓定義為當(dāng)Vout比OUT(NOM)低5%時(shí)，VIN與Vout的差值；當(dāng)輸出電壓低于1.5V時(shí)，VBIAS壓降電壓不適用，因?yàn)樽钚∑霉ぷ麟妷簽?.7V。當(dāng)Vout開(kāi)始下降且VBIAS足夠高時(shí)，VIN壓降電壓等于VIN - Vout；當(dāng)IN和BIAS引腳連接在一起且Vout開(kāi)始下降時(shí)，VBIAS壓降電壓指VBIAS - Vout。

4.5 輸出電流限制和短路保護(hù)

過(guò)載時(shí)，輸出電流內(nèi)部限制在750mA（典型值）；輸出引腳短路到地時(shí)，短路保護(hù)將輸出電流限制在340mA（典型值）。

4.6 熱關(guān)斷

當(dāng)芯片溫度超過(guò)熱關(guān)斷閾值時(shí)，SGM2037H進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，直到溫度降至+140℃。

4.7 功率耗散

功率耗散(P{D}=(V{IN }-V{OUT }) ×I{OUT })，最大允許功率耗散(P{D(MAX)})受結(jié)溫和環(huán)境溫度差、封裝熱阻、環(huán)境氣流速率和PCB布局等因素影響，可近似由公式(P{D(MAX)}=left(T{J(MAX)}-T{A}right) / theta_{JA})計(jì)算。為保護(hù)設(shè)備，功率耗散必須小于1.5W。

4.8 負(fù)偏置輸出

當(dāng)輸出電壓為負(fù)時(shí)，由于寄生效應(yīng)芯片可能無(wú)法啟動(dòng)，需確保輸出在所有條件下大于 - 0.3V。若應(yīng)用中預(yù)期有過(guò)大的負(fù)偏置輸出，可在OUT引腳和GND引腳之間添加肖特基二極管。

4.9 反向電流保護(hù)

NMOS功率晶體管的體二極管在(V{OUT }>V{IN })時(shí)會(huì)正向偏置，反向電流會(huì)損壞SGM2037H。若應(yīng)用中預(yù)期(V{OUT }>(V{IN }+0.3V))，可在OUT引腳和IN引腳之間添加外部肖特基二極管進(jìn)行保護(hù)。

五、典型應(yīng)用電路

SGM2037H可作為DC/DC后置調(diào)節(jié)器使用，為其他電路提供穩(wěn)定的電壓輸出。

六、總結(jié)

SGM2037H憑借其低噪聲、高輸出電流、寬輸入電壓范圍、完善的保護(hù)功能和靈活的控制方式等優(yōu)點(diǎn)，在電池供電設(shè)備、智能手機(jī)、工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可根據(jù)具體需求合理選擇電容、配置引腳，充分發(fā)揮SGM2037H的性能優(yōu)勢(shì)，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似電壓調(diào)節(jié)器的問(wèn)題呢？歡迎交流分享。