SGM62112：1.8A开关电流单电感升降压转换器解析

在电子设备的电源管理领域，一款性能出色的升降压转换器对于保障设备稳定运行至关重要。今天，我们就来深入了解一下SGMICRO推出的SGM62112，这是一款1.8A开关电流单电感升降压转换器，适用于多种电池供电应用。

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一、产品概述

SGM62112是一款完全集成的同步升降压转换器，输入电压范围为1.8V至5.5V，非常适合由单节锂离子电池、2节或3节碱性/镍氢电池供电的应用。它在不同输入电压下能提供不同的输出电流，在输入电压高于3.8V时，支持高达1200mA的输出电流；在输入电压高于2.5V时，支持800mA的输出电流。

二、主要特性

1. 宽输入输出电压范围

• 输入电压范围为1.8V至5.5V，输出电压范围为1.2V至5.5V（固定和可调），这种宽范围的设计使得它能适应多种电源和负载需求。

  2. 高效能表现

• 最高效率可达96%，能有效减少能量损耗，提高电源使用效率。

  3. 低静态电流

• 静态电流小于55μA，有助于降低功耗，延长电池续航时间。

  4. 多种工作模式

• 采用电流模式控制，固定开关频率为1.4MHz（典型值）来调节输出电压。通过MODE/SYNC引脚配置，可实现可配置的轻载PWM（脉冲宽度调制）操作或自动PFM（脉冲频率调制）模式。PFM模式可提高轻载效率，而强制PWM操作可确保在整个负载范围内保持恒定的开关频率。

  5. 多种保护功能

• 具备软启动功能，可减少启动时的浪涌电流；具有逐周期过流保护和热关断保护，提高了设备的鲁棒性。当EN引脚拉低时，还具有真正的负载断开功能。

三、引脚配置与功能

SGM62112采用TDFN - 3×3 - 10L封装，各引脚功能如下：	PIN	NAME	TYPE	FUNCTION
1	VOUT	O	升降压转换器输出引脚
2	SW2	I	升压开关节点引脚
3	PGND	G	电源地引脚
4	SW1	I	降压开关节点引脚
5	VIN	I	功率级电源电压引脚
6	EN	I	使能输入引脚，高电平使能，低电平禁用
7	MODE/SYNC	I	模式选择引脚或外部时钟同步输入
8	VINA	I	控制级电源电压引脚
9	GND	G	接地引脚
10	FB	I	ADJ版本为电压反馈引脚，固定输出电压版本直接连接到VOUT引脚
Exposed Pad	–	G	外露焊盘，连接到地

四、电气特性

1. 输入输出电压

• 输入电压范围为1.8V至5.5V，启动时输入电压范围为1.9V至5.5V。输出电压范围方面，SGM62112 - ADJ为1.2V至5.5V。

  2. 反馈电压

• SGM62112 - ADJ在MODE/SYNC = VIN时，反馈电压为490 - 510mV（典型值500mV）。

  3. 振荡器频率

• 振荡器频率范围为1100 - 1700kHz，同步频率范围为1250 - 1800kHz。

  4. 开关电流限制

• 在VIN = VINA = 5V，TJ = +25℃时，开关电流限制为2400mA。

  5. 开关导通电阻

• 高端开关导通电阻RQ1、RQ4分别为85mΩ和95mΩ，低端开关导通电阻RQ2、RQ3分别为60mΩ和55mΩ。

  6. 调节特性

• 强制PWM模式下，线性调节率为0.5%，负载调节率为1%。

  7. 静态电流和关断电流

• 静态电流IQ在IOUT = 0mA，VEN = VIN = VINA = 3.6V时为35 - 55μA，VOUT = 3.6V时为4 - 7μA。关断电流IS在VEN = 0V，VIN = VINA = 3.6V时为0.1 - 1μA。

五、典型应用与设计要点

1. 典型应用电路

文档中给出了SGM62112 - 3.3和SGM62112 - ADJ的典型应用电路，电路中包含了电感、电容等元件，通过合理的元件选型和布局，可以实现稳定的输出。

2. 设计要求

• 环路补偿：SGM62112 - ADJ的环路补偿已集成，可减少外部元件数量，但外部LC滤波器组合需精心设计以确保控制环路的稳定性。
• 输出电压编程：通过外部电阻分压器来调节输出电压，电阻分压器中的电流应约为流入FB引脚电流的100倍，推荐R2应低于500kΩ。可使用公式(R{1}=R{2} timesleft(frac{V{OUT }}{V{FB}}-1right))计算R1的值。为进一步改善设备的环路响应，建议在R1上并联一个前馈电容，可使用公式(C{F F}=frac{2.2 mu s}{R{1}})计算。
• 电感选择：电感对于DC/DC的正常运行至关重要，应选择低直流电阻的电感以最小化传导损耗，同时要考虑电感的饱和电流。公式(Duty Cycle Boost D=frac{V{OUT }-V{IN }}{V{OUT }})和(PEAK =frac{ louT }{eta times(1-D)}+frac{V{IN} × D}{2 × f × L})可用于计算电感峰值电流，所选电感的饱和电流应至少比计算值高20%。
• 电容选择：输入电容应选用4.7μF或更高值的陶瓷电容，并尽可能靠近IC的VIN和PGND引脚；输出电容建议选用有效电容至少为15µF的陶瓷电容，并尽可能靠近IC的VOUT和PGND引脚。
• 布局指南：布局对于开关模式DC/DC电源至关重要，输入和输出电容应与IC放置在同一PCB层，电容输入/输出返回IC接地引脚形成的环路应尽可能小。SGM62112采用了功率地和控制地引脚，以最小化接地噪声对敏感模拟电路的影响，反馈应使用单独的接地走线，并在单点连接到主电源地。

六、总结

SGM62112是一款功能强大、性能出色的升降压转换器，具有宽输入输出电压范围、高效能、低静态电流和多种保护功能等优点。在实际应用中，通过合理的元件选型和布局设计，可以充分发挥其性能，为电子设备提供稳定可靠的电源。各位工程师在设计过程中，不妨考虑这款转换器，相信它会给你的项目带来不错的效果。你在使用类似转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。