SGM2240：高性能低 dropout 電壓調(diào)節(jié)器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電壓調(diào)節(jié)器是不可或缺的關(guān)鍵組件，它能為各類電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。今天，我們就來深入了解一款性能出色的低 dropout 正電壓調(diào)節(jié)器——SGM2240。

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一、產(chǎn)品概述

SGM2240 是一款低 dropout 正電壓調(diào)節(jié)器，能夠提供高達(dá) 1A 的輸出電流，典型 dropout 電壓僅為 1.25V。其工作輸入電壓范圍為 2.7V 至 20V，固定輸出電壓范圍是 1.5V 至 12V，可調(diào)輸出電壓范圍則為 1.25V 至 18V。此外，它還具備電流限制和熱關(guān)斷保護(hù)等功能，適用于各種消費(fèi)和工業(yè)設(shè)備的電壓調(diào)節(jié)應(yīng)用。該產(chǎn)品提供綠色 SOT - 223 - 3 和 TO - 252 - 2A 兩種封裝形式，工作溫度范圍為 - 40℃ 至 + 125℃。

二、產(chǎn)品特性

1. 寬輸入輸出電壓范圍

• 輸入電壓范圍為 2.7V 至 20V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 固定輸出電壓從 1.5V 到 12V，可調(diào)輸出電壓從 1.25V 到 18V，滿足不同應(yīng)用的需求。

2. 高輸出電流

可提供 1A 的輸出電流，能夠?yàn)樨?fù)載提供充足的功率。

3. 高精度輸出電壓

在 + 25℃ 時(shí)，輸出電壓精度可達(dá) ± 1%，確保輸出電壓的穩(wěn)定性。

4. 低 dropout 電壓

典型 dropout 電壓為 1.25V（1A 時(shí)），能有效降低功耗。

5. 特殊啟動能力

可以在輸出電壓為負(fù)時(shí)啟動，增加了產(chǎn)品的適用性。

6. 保護(hù)功能

具備電流限制和熱保護(hù)功能，能有效保護(hù)設(shè)備免受過載和過熱的損害。

7. 穩(wěn)定性好

搭配小尺寸陶瓷電容即可穩(wěn)定工作，減少了外部元件的使用。

8. 寬工作溫度范圍

• 40℃ 至 + 125℃ 的工作溫度范圍，適用于各種惡劣環(huán)境。

三、典型應(yīng)用電路

1. 固定電壓應(yīng)用電路

在固定電壓應(yīng)用中，只需將 SGM2240 - FIX 按照相應(yīng)的電路連接，輸入合適的電壓，即可得到穩(wěn)定的固定輸出電壓。電路中使用 10μF 的輸入和輸出電容，有助于提高電路的穩(wěn)定性。

2. 可調(diào)電壓應(yīng)用電路

對于可調(diào)電壓應(yīng)用，SGM2240 - ADJ 通過連接外部電阻 R1 和 R2 來調(diào)節(jié)輸出電壓。輸出電壓計(jì)算公式為 (V{OUT} = V{ADJ} × (1 + R_2/R1) + I{ADJ} × R2)，當(dāng) (I{ADJ}) 遠(yuǎn)小于 (I1) 時(shí)，(V{OUT} = V_{ADJ} × (1 + R_2/R1))，其中 (V{ADJ} = 1.25V)。

四、電氣特性

1. 輸入輸出電壓范圍

輸入電壓范圍為 2.7V 至 20V，輸出電壓精度在不同條件下有所不同，但總體表現(xiàn)良好。例如，在某些條件下輸出電壓精度可達(dá) ± 2%。

2. 參考電壓

SGM2240 - ADJ 的參考電壓在不同條件下穩(wěn)定在 1.225V 至 1.275V 之間。

3. 調(diào)整引腳電流

調(diào)整引腳電流在不同工作條件下有一定的變化范圍，如在 (V{IN} = 20V)，(I{OUT} = 5mA) 時(shí)，調(diào)整引腳電流為 22μA 至 35μA。

4. 線路和負(fù)載調(diào)節(jié)

線路調(diào)節(jié)和負(fù)載調(diào)節(jié)性能良好，能有效保證輸出電壓的穩(wěn)定性。例如，線路調(diào)節(jié)在某些條件下為 0.01% 至 0.3%，負(fù)載調(diào)節(jié)在某些條件下為 0.01% 至 0.4%。

5. 其他特性

還包括 dropout 電壓、輸出電流限制、最小負(fù)載電流、電源引腳電流、啟動時(shí)間、溫度穩(wěn)定性、電源紋波抑制比、輸出電壓噪聲、熱調(diào)節(jié)和長期穩(wěn)定性等特性，這些特性共同保證了 SGM2240 的高性能。

五、典型性能特性

1. 電源啟動輸出波形

展示了不同輸出電壓和負(fù)載條件下的電源啟動輸出波形，有助于工程師了解產(chǎn)品在啟動過程中的性能表現(xiàn)。

2. 熱保護(hù)

當(dāng) OUT 引腳短路到 ADJ 引腳時(shí)，產(chǎn)品能通過熱保護(hù)功能限制電流，確保設(shè)備安全。

3. 負(fù)載和線路瞬態(tài)響應(yīng)

在不同輸出電壓和輸入電壓變化條件下，產(chǎn)品的負(fù)載和線路瞬態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)良好，能快速穩(wěn)定輸出電壓。

4. 電源紋波抑制比

電源紋波抑制比隨頻率和輸出電流的變化而變化，在不同輸出電壓下有不同的表現(xiàn)，總體上能有效抑制電源紋波。

5. 輸出電壓與溫度、輸出電流、輸入電壓的關(guān)系

輸出電壓會隨溫度、輸出電流和輸入電壓的變化而有一定的波動，但在規(guī)定的工作范圍內(nèi)能保持相對穩(wěn)定。

六、應(yīng)用信息

1. 電容選擇

• 輸入電容：輸入去耦電容應(yīng)盡可能靠近 IN 引腳放置，選擇 4.7μF 或更大的 X7R 或 X5R 陶瓷電容，以確保設(shè)備穩(wěn)定性和良好的動態(tài)性能。當(dāng) (V_{IN}) 需要瞬間提供大電流時(shí)，需要較大的有效輸入電容，可通過增加多個(gè)輸入電容來限制輸入跟蹤電感，減少振鈴。
• 輸出電容：為保持 LDO 的穩(wěn)定性，需要一個(gè)或多個(gè)輸出電容，并盡可能靠近 OUT 引腳放置。推薦使用 X7R 和 X5R 陶瓷電容作為輸出電容，其具有低等效串聯(lián)電阻（ESR）、良好的溫度和直流偏置特性。但要注意陶瓷電容的有效電容會受溫度、直流偏置和封裝尺寸的影響，實(shí)際應(yīng)用中需評估其是否滿足 LDO 的穩(wěn)定性要求。SGM2240 要求輸出電容的有效電容范圍為 2.2μF 至 200μF，ESR 不超過 2.2Ω，較大電容和較低 ESR 的 (C_{OUT}) 有助于提高高頻電源紋波抑制比和改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

2. 可調(diào)調(diào)節(jié)器

SGM2240 - ADJ 的輸出電壓可在 1.25V 至 18V 之間調(diào)節(jié)，通過將 ADJ 引腳連接到兩個(gè)外部電阻來實(shí)現(xiàn)。可通過在調(diào)節(jié)端子與地之間連接電容 (C{ADJ}) 來改善可調(diào) LDO 電路的電源紋波抑制比和噪聲性能，(C{ADJ}) 的阻抗應(yīng)在所需頻率下等于或小于 (R_2)。

3. 輸出電流限制和短路保護(hù)

電流限制電路在電源開啟 2ms 后，隨著輸入 - 輸出壓差的增加而降低輸出電流。當(dāng) ((V{IN} - V{OUT})) 大于約 18V 時(shí)，電流限制從 1.45A 降低到 0.45A。在正常啟動時(shí)，輸入 - 輸出壓差較小，但如果輸出短路，恢復(fù)過程中會涉及較大的輸入 - 輸出壓差，此時(shí)電流限制電路恢復(fù)可能較慢。若限制電流過低無法在輸出端產(chǎn)生電壓，電壓將穩(wěn)定在較低水平，可能需要重新啟動調(diào)節(jié)器以獲得較小的壓差和足夠的啟動條件。

4. 反向電流保護(hù)

SGM2240 - ADJ 沒有內(nèi)置反向電流保護(hù)電路，需要添加保護(hù)二極管來防止當(dāng)輸出電壓大于輸入電壓時(shí)電流通過功率元件反向流動。

5. 熱關(guān)斷

當(dāng)芯片溫度超過熱關(guān)斷閾值時(shí)，SGM2240 將進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，直到芯片溫度降至 + 155℃ 才會恢復(fù)。

6. 功耗計(jì)算

SGM2240 的功耗 (PD = (V{IN} - V{OUT}) × I{OUT})，其最大允許功耗 (P{D(MAX)}) 受多種因素影響，包括結(jié)溫和環(huán)境溫度差 ((T{J(MAX)} - TA))、結(jié)到環(huán)境的封裝熱阻 (theta{JA})、環(huán)境氣流速率和 PCB 布局等。可通過公式 (P{D(MAX)} = (T{J(MAX)} - TA) / theta{JA}) 近似計(jì)算。

7. 布局指南

為獲得良好的電源紋波抑制比、低輸出噪聲和高瞬態(tài)響應(yīng)性能，輸入和輸出旁路電容應(yīng)分別盡可能靠近 IN 引腳和 OUT 引腳放置。

七、封裝信息

SGM2240 提供 SOT - 223 - 3 和 TO - 252 - 2A 兩種封裝形式，文檔中詳細(xì)給出了這兩種封裝的外形尺寸、推薦焊盤尺寸、卷帶和卷軸信息以及紙箱尺寸等，方便工程師進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)和產(chǎn)品組裝。

八、總結(jié)

SGM2240 憑借其寬輸入輸出電壓范圍、高輸出電流、高精度輸出電壓、低 dropout 電壓、豐富的保護(hù)功能和良好的穩(wěn)定性等特性，成為電子工程師在設(shè)計(jì)各類電子設(shè)備時(shí)的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇電容、設(shè)計(jì)電路布局，并注意保護(hù)功能的應(yīng)用，以充分發(fā)揮 SGM2240 的性能優(yōu)勢。大家在使用 SGM2240 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。