SGM3804：單電感正/負雙輸出降壓/升壓轉換器的技術剖析

在電子設備的電源管理領域，能夠高效穩定地提供正/負雙輸出電壓的轉換器一直是工程師們關注的焦點。今天，我們就來深入了解一下SGMICRO公司推出的SGM3804單電感正/負雙輸出降壓/升壓轉換器。

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一、產品概述

SGM3804是一款具有創新性的電源轉換器，它采用了專利待批的單電感雙輸出控制方案，能夠同時生成正、負精密穩壓電源。其輸出電壓在2.4V至6.4V范圍內以100mV的步長可編程，這一特性使得它在LCD和AMOLED顯示屏驅動等需要正負雙軌電源的電路中表現出色，而且可以適應不同軌道上的不同負載情況。該器件配備I2C接口，輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，在升壓 - 反相器模式下優化用于100mA負載，同時也能在降壓 - 反相器模式下工作。它采用綠色WLCSP - 1.7×1.51 - 12B封裝，工作環境溫度范圍為 - 40℃至 + 85℃。

二、產品特性

1. 單電感實現正/負輸出

SGM3804僅使用一個電感就能同時實現正、負輸出，這不僅簡化了電路設計，還降低了成本和電路板空間占用。這種設計在一些對空間要求較高的應用中，如可穿戴設備，具有很大的優勢。大家在設計類似產品時，有沒有考慮過這種單電感設計帶來的便利性呢？

2. 寬輸出負載范圍內的高效率

在不同的負載情況下，SGM3804都能保持較高的效率，這對于提高設備的能源利用率和延長電池續航時間非常重要。例如，在一些便攜式設備中，高效率的電源轉換器可以讓設備在一次充電后使用更長時間。

3. I2C接口可編程輸出

通過I2C接口，用戶可以方便地對輸出電壓進行編程。這使得SGM3804能夠靈活適應不同的應用需求，工程師可以根據具體的電路要求來設置輸出電壓。

4. 可編程輸出范圍

正、負輸出電壓均可在2.4V至6.4V范圍內進行編程，并且有多種工廠可編程的默認輸出選項可供選擇，如SGM3804 - 0（VPQ = + 5.4V / VNO = - 5.4V）等。這為不同的應用場景提供了更多的選擇。

5. 高頻開關與脈沖跳過操作

1.6MHz的開關頻率加上脈沖跳過操作，有助于減少輸出紋波，提高電源的穩定性。在對電源穩定性要求較高的電路中，這一特性能夠保證設備的正常運行。

6. 可配置的停止有源放電

用戶可以根據需要配置停止有源放電功能，這增加了電路設計的靈活性。

7. 小巧封裝

SGM3804采用的WLCSP - 1.7×1.51 - 12B封裝尺寸小巧，適合65132封裝尺寸的應用，能夠滿足一些對空間要求苛刻的設計。

三、應用領域

SGM3804的應用范圍非常廣泛，主要包括以下幾個方面：

1. 智能設備顯示

在AMOLED/LCD智能手機、平板電腦和媒體播放器等設備中，SGM3804可以為顯示屏提供穩定的正/負電源，確保顯示效果的清晰和穩定。

2. 可穿戴設備

在可穿戴設備的顯示和音頻部分，SGM3804的小巧封裝和高效率特性能夠滿足其對空間和功耗的要求。

3. 模擬前端電路

在需要正/負雙軌電源的模擬前端電路（AFE）中，SGM3804可以提供可靠的電源支持。

四、電氣特性

1. 輸入電壓與電流

輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，在不同的工作狀態下，其供電電流和關斷電流都有明確的參數規定。例如，在無負載且不進行開關操作時，供電電流典型值為0.4mA；在開關操作時，供電電流典型值為0.78mA；關斷電流典型值為0.4μA。

2. 輸出電壓與精度

正、負輸出電壓范圍分別為2.4V至6.4V和 - 6.4V至 - 2.4V，并且在不同的輸出電壓設置下，都有相應的電壓精度指標。如在VIN = 3.7V，VPO = + 5.4V時，正輸出電壓精度為 - 60mV至 + 60mV。

3. 開關頻率與電感電流

開關頻率典型值為1.6MHz，電感峰值電流典型值為1.55A。這些參數對于電路的穩定性和性能有著重要的影響。

五、I2C接口特性

SGM3804的I2C接口具有多種時序特性，包括SCL時鐘頻率、SCL時鐘的高低電平周期、數據設置和保持時間等。在標準模式和快速模式下，這些參數都有不同的要求。例如，在標準模式下，SCL時鐘頻率最大為100kHz，而在快速模式下，最大為400kHz。工程師在使用I2C接口進行通信時，需要嚴格按照這些時序要求進行設計，以確保通信的穩定性和準確性。

六、推薦組件與性能特性

1. 推薦組件

測試電路中推薦使用的組件包括10μF/08055C106KAT2A電容、SLF7055T - 4R7N3R1 - 3PF電感和22μF/C2012X7R1H226KT電容。這些組件的選擇是基于SGM3804的性能要求和電路設計的優化考慮。

2. 性能特性

通過一系列的典型性能特性圖表，我們可以了解到SGM3804在不同負載、輸入電壓等條件下的輸出電壓、效率等性能表現。例如，在輕負載和重負載情況下，輸出電壓的穩定性；在不同輸入電壓下，輸出電壓和效率的變化情況等。這些性能數據對于工程師在實際應用中評估和優化電路設計非常有幫助。

七、控制與邏輯

1. I2C傳輸格式

SGM3804的I2C傳輸格式包括寄存器地址自動遞增和寫入單個寄存器等方式。通過這些傳輸格式，用戶可以方便地對寄存器進行操作，實現對輸出電壓等參數的設置。

2. 寄存器地址映射與位描述

寄存器地址映射和位描述詳細說明了各個寄存器的功能和作用。例如，0x00寄存器用于設置正軌電壓代碼，0x01寄存器用于設置負軌電壓代碼，0x03寄存器用于控制負軌電壓偏移和正、負軌放電功能。工程師在進行編程時，需要根據這些寄存器的功能和位描述來正確設置參數。

八、封裝與訂購信息

SGM3804提供了詳細的封裝信息，包括封裝外形尺寸、推薦焊盤圖案等。同時，不同型號的產品在訂購信息中也有明確的規定，如SGM3804 - 0的訂購編號為SGM3804 - 0YG/TR，采用帶盤包裝，每盤3000個。在訂購和使用時，工程師需要根據實際需求選擇合適的型號和封裝。

九、注意事項

1. 過應力警告

使用SGM3804時，要注意避免超過絕對最大額定值的應力，否則可能會對器件造成永久性損壞。長時間處于絕對最大額定值條件下，還可能影響器件的可靠性。

2. ESD敏感性警告

由于該集成電路對ESD比較敏感，在處理和安裝時需要采取適當的防護措施，否則可能會導致器件性能下降甚至完全失效。特別是對于一些精密的應用，即使是微小的參數變化也可能導致器件無法滿足規格要求。

SGM3804作為一款功能強大的單電感正/負雙輸出降壓/升壓轉換器，在電源管理領域具有很大的應用潛力。工程師們在設計電路時，可以根據其特性和應用要求，合理選擇和使用該器件，以實現高效、穩定的電源供應。大家在使用SGM3804的過程中，有沒有遇到過什么問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享。