SGM6021：超低功耗降壓轉換器的卓越之選

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

文件下載：SGM6021.pdf

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源。

2. 可調節輸出電壓

輸出穩壓電平通過VS引腳進行編程，可設置為4種不同的電壓，這一特性對于功率預算有限的設備設計非常有用，能讓工程師根據具體需求靈活調整輸出電壓。

3. 低功耗特性

SGM6021最大輸出電流可達200mA，典型靜態電流僅400nA，超低的靜態電流能顯著延長電池供電設備的續航時間。在低輸出電流時，效率高達90%（(I_{OUT }=0.1 ~mA)），體現了其在節能方面的卓越表現。

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℃，能適應較為惡劣的環境；采用綠色UTDFN - 1.5×2 - 6L封裝，符合環保要求且體積小巧。

二、典型應用電路

典型應用電路僅需要電感、(C{IN})和(C{OUT})電容作為外部組件，就能構成一個降壓DC/DC轉換器解決方案，電路設計相對簡單。

三、可選型號及參數

工程師可以根據具體的輸出電壓需求選擇合適的型號。

四、電氣特性

1. 靜態電流

在Buck使能狀態，(V_{IN}=1.8V)且無負載、無開關動作時，典型靜態電流為400nA，最大值為700nA。

2. 輸出精度

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

3. 輸出調節特性

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

五、工作原理及功能

1. 控制架構

SGM6021采用滯環控制架構來調節輸出電壓。在輕負載時，采用脈沖頻率調制（PFM）控制，能有效提高效率。

2. 欠壓鎖定（UVLO）功能

當輸入電壓低于UVLO閾值時，設備停止工作；當輸入電壓高于UVLO閾值加上遲滯電壓時，設備重新啟動，此功能可保護設備在低電壓輸入時穩定運行。

3. VS引腳功能

VS引腳用于外部信號控制設備的開啟和關閉，以及輸出電壓的編程。通過不同的脈沖模式和電平設置，可以實現設備的關機、輸出不同的默認電壓等功能。例如，1個脈沖后VS引腳低電平持續時間超過(t{OFF})將關閉調節器；2 - 5個脈沖后VS引腳高電平持續時間超過(t{OFF})將分別設置輸出電壓為默認值、(V_1)、(V_2)和(V_3)。

4. 熱關斷（TSD）功能

當溫度超過+160℃（典型值）時，設備自動關閉；當結溫下降20℃時，設備自動恢復工作，防止因過熱和功率耗散過大而損壞設備。

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至少比電氣特性表中規定的最大逐周期電流限制高25%。同時，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，改善瞬態響應和輸出紋波。

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。對于SGM6021距離輸入源較遠的應用，建議使用22μF或更大的電容來抑制線束電感。

七、總結

SGM6021憑借其超低的靜態電流、寬輸入電壓范圍、可調節輸出電壓等特性，在超低功耗應用領域具有很大的優勢。無論是能量收集設備、低功耗無線監測系統，還是便攜式游戲控制臺和可穿戴設備等，SGM6021都能提供穩定、高效的電源解決方案。在實際設計中，工程師可以根據具體的應用需求，結合上述的元件選型建議，充分發揮SGM6021的性能。大家在使用SGM6021的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區交流分享。