SGM66099C：超低静态电流同步升压转换器的卓越之选

在电子设备的电源管理领域，高效、稳定且低功耗的升压转换器一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来深入了解一下SGMICRO推出的SGM66099C同步升压转换器，看看它在实际应用中能为我们带来哪些惊喜。

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一、产品概述

SGM66099C是一款超低静态电流的同步升压转换器，其1.6V至5.2V的工作输入电压范围，使其非常适合与锂锰电池、镍氢电池和锂离子可充电电池搭配使用。令人瞩目的是，它仅1.7μA（典型值）的静态电流，不仅极大地提高了轻载效率，还显著延长了电池的有效工作时间。此外，高端同步整流器具备输出断开功能，能在关机模式下最大程度减少电池的不必要电流消耗。

该转换器能够在3.3V至5V的电压转换中提供300mA的输出电流，并在200mA负载下实现高达93%的峰值效率。它还具备降压模式，即使输入电压高于输出电压，也能对所需的输出电压进行精确调节。当输入电压比输出电压设定点高300mV时，设备会自动进入直通模式。

SGM66099C集成了多种保护功能，如过压保护和热关断，同步整流器还支持短路保护，进一步增强了设备的鲁棒性。它提供可调输出电压版本，有Green WLCSP - 1.3×0.83 - 6B和TDFN - 2×2 - 6AL两种封装可供选择。

二、产品特性亮点

（一）宽输入输出电压范围

• 工作输入电压范围为1.6V至5.2V，输出电压可在2.5V至5.4V之间调节，能满足多种不同的应用需求。

  （二）超低静态电流

• 流入VIN引脚的超低电流仅0.05µA（典型值），流入VOUT引脚的超低电流为1.7µA（典型值），有效降低了功耗，提高了电池续航能力。

  （三）高效转换

• 在10mA至300mA负载下，效率最高可达93%，还具备节能模式，可在低输出功率时进一步提高效率。

  （四）多种保护功能

• 集成了短路保护、过压保护和热关断等功能，为设备的稳定运行提供了可靠保障。

  （五）特殊工作模式

• 具备降压模式和直通模式，能根据输入输出电压的关系自动切换，确保输出电压的稳定。

三、应用场景广泛

SGM66099C的特性使其在多个领域都有出色的表现，主要应用场景包括：

（一）LCD和LED偏置

为LCD和LED提供稳定的偏置电压，确保显示效果的一致性和稳定性。

（二）便携式和可穿戴设备

其超低静态电流和高效转换特性，非常适合对功耗和体积要求较高的便携式和可穿戴设备。

（三）低功耗无线应用

在低功耗无线设备中，能够有效延长电池的使用时间，提高设备的续航能力。

（四）电池供电系统

作为电池供电系统的升压转换器，可将电池电压提升至所需的工作电压，满足系统的用电需求。

四、电气特性详解

（一）电源相关参数

• 输入电压范围为1.6V至5.2V，在无负载且不进行开关操作时，流入VIN引脚的静态电流低至0.05μA（典型值），流入VOUT引脚的静态电流为1.7μA（典型值）。关机时，流入VIN引脚的电流仅0.1μA（典型值）。

  （二）输出参数

• 输出电压范围为2.5V至5.4V，反馈参考电压在不同模式下有所不同，输出过压保护阈值为5.55V至6.00V（典型值为5.80V），并具备50mV的滞回。

  （三）开关参数

• 开关频率在VIN = 3.7V时，WLCSP封装为0.85至1.4MHz（典型值1.2MHz），TDFN封装为0.8至1.4MHz（典型值1.2MHz）。

  （四）功率开关参数

• 功率开关的导通电阻在不同封装和输出电压条件下有所差异，例如在VOUT = 4.7V、TJ = +25℃时，WLCSP封装的导通电阻为220至330mΩ，TDFN封装为250至370mΩ。

五、功能与保护机制

（一）启动与使能

通过EN引脚的高低电平来控制设备的启动和关闭。当EN引脚为高电平时，设备启动；为低电平时，设备停止工作，且关机电流小于1μA。设备能够在1.6V输入电压和大于3kΩ负载的条件下启动，但在启动阶段，若负载过重，可能导致输出电压无法充电至2.2V以上，从而启动失败。

（二）过流和短路保护

在过流事件发生时，SGM66099C会进行逐周期电流限制。当达到电流限制阈值时，低端功率MOSFET会关闭，防止电感电流进一步增加。若输出电压因过流而下降至输入电压以下，设备会进入降压模式，且峰值电流仍会受到电流限制阈值的逐周期限制。当输出短路至地时，设备会将电流限制降低至约350mA（典型值），以减少功耗。短路情况消除后，设备会重新启动并进行软启动，调节至设定的输出电压。

（三）过压保护

当输出电压上升至过压保护阈值（典型值5.8V）时，设备会停止开关操作。当输出电压比阈值低50mV时，设备会恢复开关操作，确保输出电压不会过高。

（四）节能模式

在轻载条件下，SGM66099C会自动进入节能模式，以提高效率。

（五）降压和直通模式

当输入电压等于或高于输出电压减去100mV时，设备进入降压模式；当输入电压高于输出电压加0.3V时，自动进入直通模式。在直通模式下，高端PMOS始终导通，将输入电压传递至输出。当输入电压下降至目标输出电压的1%以上时，设备退出直通模式返回降压模式；当输入电压下降至目标输出电压以下250mV时，设备退出降压模式，返回正常的升压开关操作。

（六）热关断

为防止过热和功耗过大对设备造成损坏，当结温超过150℃（典型值）时，设备会自动关闭。当结温下降25℃时，设备会自动恢复工作。

六、应用设计要点

（一）设计要求示例

以从单节锂离子电池为系统提供200mA负载电流的5V输出为例，输入电压范围为2.7V至4.2V。

（二）输出电压编程

通过外部电阻分压器（R1和R2）来编程输出电压，反馈参考电压VREF典型值为1.0V。为减少FB引脚漏电流对输出电压精度的影响，流经R2的电流应比FB引脚漏电流大100倍。建议选择±1%精度的电阻来提高输出电压的准确性。

（三）最大输出电流计算

最大输出负载能力取决于最小期望工作输入电压和设备的电流限制。可使用公式 (I{OUT(MAX) }=frac{V{IN} cdotleft(I{LIM }-frac{I{L H}}{2}right) cdot eta}{V_{OUT }}) 进行计算，其中η为转换效率，估算时可取85%。

（四）电感选择

电感的选择对开关模式电源的性能至关重要，它会影响电源的瞬态响应、环路稳定性、效率和稳态运行。该设备的内部补偿针对1.0μH和2.2μH的电感进行了优化，当Vout高于3V时，应选择2.2μH的电感；当Vout低于3V时，选择1.0μH的电感。

（五）电容选择

• 输入电容：建议使用10μF、低ESR且温度系数为X5R或更高的陶瓷电容，尽可能靠近VIN和GND引脚放置，以改善瞬态响应和EMI性能。
• 输出电容：输出电容对系统性能影响显著，应选择陶瓷电容并尽可能靠近VOUT和GND引脚放置，以减小输出电容形成的电流回路。由于设备内部补偿针对1.0μH至2.2μH的电感进行了优化，因此输出电容的最小值应为20μF（标称值）。增加输出电容可降低PWM模式下的输出纹波。同时，需注意陶瓷电容的直流偏置效应，验证偏置电压下的有效电容值。在负载热插拔的情况下，负载设备的输入电容应小于SGM66099C输出电容的1/10。

  （六）布局考虑

  合理的布局是确保开关模式电源性能的关键。应将电感、输入和输出电容尽可能靠近设备放置，并使用宽而短的走线来承载电流，以最小化PCB电感。对于升压转换器，输出电容从VOUT引脚回到设备GND引脚的电流回路应尽可能小。

七、封装与订购信息

SGM66099C提供Green WLCSP - 1.3×0.83 - 6B和TDFN - 2×2 - 6AL两种封装，不同封装在热阻等参数上有所差异。在订购时，需根据具体的应用需求和设计要求选择合适的型号和封装。

综上所述，SGM66099C凭借其超低静态电流、高效转换、多种保护功能以及灵活的工作模式，在电源管理领域展现出了卓越的性能。无论是在便携式设备、可穿戴设备还是其他电池供电系统中，它都能为工程师们提供一个可靠、高效的升压解决方案。在实际应用中，我们只需根据具体的设计要求，合理选择外部元件并优化布局，就能充分发挥SGM66099C的优势，为产品的稳定运行提供有力保障。你在使用类似升压转换器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。