SGM40657/SGM40658：高效高電流過壓保護器解析

在電子設備的設計中，保護電路免受電壓故障和浪涌的損害至關重要。SGMICRO 的 SGM40657/SGM40658 高電流過壓保護器，為低電壓系統提供了可靠的保護。下面我們就來詳細了解這款保護器。

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產品概述

SGM40657/8 過壓保護設備具有低導通電阻（典型值 20mΩ）的內部 FET，能保護低電壓系統免受高達 +28V DC 的電壓故障影響。內部鉗位還可保護設備免受高達 +120V 的浪涌沖擊。當輸入電壓超過過壓閾值時，內部 FET 會關閉，防止受保護的下游組件受損。

產品特性

保護高功率便攜式設備

• 寬輸入電壓范圍：支持 2.5V 至 28V 的寬工作輸入電壓保護，能適應多種電源環境。
• 集成 MOSFET 開關：集成 20mΩ（典型值）的 N 溝道 MOSFET 開關，可有效控制電路通斷。

靈活的過壓保護設計

• 可調節過壓保護跳閘電平：過壓保護閾值可通過可選的外部電阻調整到 4V 至 20V 之間的任意電壓。
• 內部預設閾值：SGM40657 的內部過壓閾值典型值為 6.82V，SGM40658 為 5.95V。

增強系統可靠性的附加保護功能

• 浪涌免疫：能承受高達 +120V 的浪涌沖擊，保障設備在惡劣環境下的穩定性。
• 軟啟動功能：可最小化浪涌電流，減少對電路的沖擊。
• 內部啟動消抖：內置 15ms 的啟動消抖時間，防止內部 FET 在啟動時誤開啟。
• 熱關斷保護：當結溫超過 150℃（典型值）時，內部 FET 會關閉，結溫下降 30℃（典型值）后設備恢復正常。

其他特性

• 使能功能：通過 EN 引腳可方便地開啟或關閉設備。
• 寬工作溫度范圍：可在 -40℃ 至 +85℃ 的環境溫度下正常工作。
• 環保封裝：采用綠色 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封裝。

引腳配置與功能

引腳配置

SGM40657/8 采用 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封裝，引腳包括 EN、OUT、OVLO、IN、ACOK、GND 等。

引腳功能

• EN：使能控制。EN 為低電平時，芯片啟用；EN 為高電平時，芯片禁用。
• GND：接地引腳，需將 GND 引腳連接在一起以確保正常工作。
• OUT：輸出電壓，是內部開關的輸出，需將 OUT 引腳連接在一起。
• ACOK：開漏標志輸出。輸入電壓在最小 VIN 和 VOVLO 之間穩定后，ACOK 被拉低。熱關斷后，ACOK 呈高阻抗。
• IN：輸入電壓，需使用 0.1μF 陶瓷電容盡可能靠近設備對 IN 進行旁路。
• OVLO：外部 OVLO 調整。使用內部閾值時，將 OVLO 連接到 GND；連接電阻分壓器到 OVLO 可設置不同的 OVLO 閾值。

電氣參數

輸入輸出參數

• 輸入電壓范圍：2.5V 至 28V。
• 輸入鉗位觸發電壓：典型值為 28.8V。
• 輸入鉗位遲滯：典型值為 0.75V。
• 輸出負載電容：最大可達 1000μF。

電流參數

• 輸入電源電流：典型值為 95μA，最大值為 155μA。
• OVLO 電源電流：典型值為 95μA，最大值為 155μA。
• 關斷電流：典型值為 2μA。

其他參數

• 內部過壓跳閘電平：SGM40657 為 6.61V 至 7.06V（典型值 6.82V），SGM40658 為 5.15V 至 5.63V。
• 開關導通電阻：典型值為 20mΩ，最大值為 35mΩ。
• 熱關斷溫度：典型值為 150℃，熱關斷遲滯為 30℃。

典型性能特性

輸入電源電流與輸入電壓關系

在不同溫度下，輸入電源電流隨輸入電壓的變化而變化。

OVLO 泄漏電流與 OVLO 引腳電壓關系

OVLO 泄漏電流與 OVLO 引腳電壓存在一定的對應關系。

歸一化導通電阻與輸出電流關系

歸一化導通電阻隨輸出電流的變化而變化。

歸一化 OVLO 閾值與溫度關系

歸一化 OVLO 閾值受溫度影響。

典型應用電路

應用場景

適用于智能手機、平板電腦、移動互聯網設備等。

電路連接

通過將 IN 連接到電源適配器，OUT 連接到 PMIC 和應用處理器，OVLO 可根據需要連接外部電阻分壓器或接地，實現過壓保護功能。

詳細工作原理

設備操作

設備包含定時邏輯，控制內部 FET 的開啟。當使用內部跳閘閾值時，VIN < VIN_OVLO 時內部電荷泵啟用；使用外部跳閘閾值時，VOVLO < VOVLO_EXT 時電荷泵啟用。經過 15ms（典型值）的消抖延遲后，內部 FET 開啟。消抖時間過后，軟啟動功能在 15ms（典型值）內限制 FET 浪涌電流。若 VIN 超過 VOVLO_THRESH，OUT 與 IN 斷開連接。

使能功能

通過 EN 引腳控制內部通斷 FET 的開啟和關閉。

內部開關

SGM40657/8 集成了內部 FET，其導通電阻典型值為 20mΩ，由電荷泵驅動，產生高于 IN 的必要柵極電壓。

過壓鎖定（OVLO）

SGM40657/8 分別具有 6.82V/5.95V（典型值）的過壓閾值。

熱關斷保護

當結溫超過 150℃（典型值）時，內部 FET 關閉；結溫下降 30℃（典型值）后，設備退出熱關斷狀態。

ACOK 輸出

開漏 ACOK 輸出可向主機系統傳達穩定的電源信息。輸入電壓穩定后，ACOK 被拉低；熱關斷后，ACOK 呈高阻抗。

USB OTG 支持

在 OTG 應用中，SGM40657/8 可從 OUT 向 IN 供電。初始時，OUT 處的 OTG 電壓會使電源開關體二極管正向偏置，OUT 和 IN 之間存在約 0.7V 的電壓降。當 IN 電壓超過 2.5V 且消抖時間過去后，主電源開關完全開啟，顯著降低 OUT 到 IN 的電壓降，可向 OTG 負載提供高達 3.5A 的連續電流。

應用信息

旁路電容

大多數應用中，應使用 0.1μF 陶瓷電容盡可能靠近設備將 IN 旁路到 GND。若電源因長引線長度具有顯著電感，設備可鉗位 LC 諧振電路引起的過沖。

輸出電容

緩慢的開啟時間提供軟啟動功能，使 SGM40657/8 能夠對高達 1000μF 的輸出電容充電，而不會因過流情況而關閉。

增強浪涌吸收能力

當輸入電壓高于 VIN_CLAMP 時，設備觸發主動路徑快速放電，直到輸入電壓下降到 VIN_CLAMP 以下 VHYS。輸入上升和放電可能會重復，直到浪涌源能量耗盡。建議選擇觸發電壓低于 VIN_CLAMP 的 TVS 以增強浪涌吸收能力。

外部 OVLO 調整功能

設備檢測 OVLO 引腳電壓以判斷是否存在外部分壓器。若 OVLO 連接到地，則應用內部設置的 OVLO 值；若連接外部電阻分壓器且 VovLO 超過 OVLO 選擇電壓 VOVLO_SELECT，則外部電阻分壓器確定 IN_OVLOEXT。可根據公式 (V{IN_OVLOEXT }=V{BG} timesleft[1+frac{R{1}}{R{2}}right]) 計算 (R_{2})。

包裝信息

封裝尺寸

采用 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封裝，給出了詳細的尺寸信息。

卷帶和卷軸信息

提供了卷軸尺寸、卷帶尺寸和關鍵參數列表。

SGM40657/SGM40658 高電流過壓保護器憑借其豐富的特性和可靠的性能，為電子設備的過壓保護提供了有效的解決方案。在實際設計中，工程師可根據具體需求合理應用該保護器，確保設備的穩定性和可靠性。大家在使用這款保護器時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區分享交流。