探索SGM66155：3MHz、5.0V - 5.4V固定输出同步升压转换器

一、引言

在电子设备的电源管理领域，升压转换器起着至关重要的作用。SGMICRO推出的SGM66155同步升压转换器，以其独特的性能和功能，为众多应用场景提供了可靠的电源解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款转换器。

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二、产品概述

SGM66155是一款内部补偿、开关频率为3MHz的电流模式同步升压开关转换器。它提供了多种固定输出电压，包括5V、5.1V、5.2V、5.25V、5.3V和5.4V，能满足不同应用的需求。SGM66155B还具备BYP引脚，可在EN引脚拉至逻辑低电平时配置旁路模式或真正的断开模式，且在关机时通过整流电路断开输出电压，无输入到输出的泄漏。

三、产品特性

（一）输入输出特性

• 宽输入电压范围：工作输入电压范围为1.95V - 5.5V，启动电压为2.2V，能适应多种电源环境。
• 多固定输出电压：提供多种固定输出电压选择，满足不同设备的供电需求。
• 低静态电流：典型静态电流为17μA，有助于降低功耗。

（二）性能特性

• 高效率：最高效率可达95%，能有效提高能源利用率。
• 软启动时间：内置300μs/600μs（典型值）的软启动时间，可减少启动时的浪涌电流。
• 高开关频率：典型开关频率为3MHz，有助于减小外部元件尺寸。

（三）模式选择特性

• 模式可选：轻载时可选择强制PWM或自动PFM模式，以优化效率。
• 旁路模式：当(V{IN} ≥ V{OUT})时可进入旁路模式，且当(V_{EN}=0V)时可选择旁路模式。

（四）保护特性

• 过流保护：内置4.5A（典型值）谷值开关电流限制，可防止过流损坏。
• 短路保护：具备打嗝模式输出短路保护，增强设备的可靠性。
• 过压保护：过压阈值为5.7V，可保护设备免受过高电压的影响。
• 热关断保护：当温度过高时自动关断，保障设备安全。

（五）封装特性

采用绿色WLCSP - 1.20×1.21 - 9B封装，体积小巧，适合对空间要求较高的应用。

四、应用场景

• USB OTG：为USB OTG设备提供稳定的电源。
• 单节锂离子电池升压：可将单节锂离子电池的电压升高，满足设备的供电需求。
• 智能手机和平板电脑：为这些设备的电源管理提供支持。
• 便携式和可穿戴设备：因其低功耗和小尺寸，非常适合此类设备。

五、电气特性

（一）DC/DC阶段

• 输入电压：范围为1.95V - 5.5V。
• UVLO阈值：上升阈值为2.0 - 2.2V，下降阈值为1.80 - 1.95V，滞回电压为230mV。
• 开关频率：典型值为3MHz。
• 开关电流限制：谷值开关电流限制为3.9 - 5.1A，直流启动电流限制为1.3 - 2.2A。
• 导通电阻：升压开关导通电阻典型值为25mΩ，整流开关导通电阻典型值为50mΩ。
• 软启动时间：SGM66155/SGM66155B为600μs，SGM66155A为300μs。
• 输出电压精度：PWM操作时为±1%。
• 过压阈值：为5.7V。
• 输出放电：SGM66155A的输出放电电阻为100Ω。
• 静态电流：不同条件下有不同的静态电流值，如进入VIN引脚的静态电流典型值为17μA等。

（二）控制阶段

• 输入阈值：EN和MODE/BYP输入高电压阈值为0.75V，低电压阈值为0.4V。
• 下拉电阻：EN和Mode/BYP下拉电阻为850kΩ。
• 输入电流：钳位到GND或VIN时为0.01μA。
• 过温保护：保护温度为150℃，滞回温度为20℃。

六、典型性能特性

（一）开关波形

在重载和轻载时都有不同的开关波形表现，能直观反映其在不同负载下的工作状态。

（二）负载瞬态响应

包括0 - 100%负载瞬态和10% - 90%负载瞬态，展示了其在负载变化时的响应能力。

（三）效率与输出电流关系

随着输出电流的变化，效率也会相应变化，可根据实际需求选择合适的工作点。

（四）其他特性

还包括最大输出电流与输入电压关系、导通电阻与温度关系等，这些特性有助于工程师全面了解该转换器的性能。

七、功能框图

从功能框图可以看出，SGM66155内部集成了多个模块，如谷值电流检测、PWM控制、驱动控制等，实现了高效的电源转换和控制。

八、应用信息

（一）启动和使能

通过EN引脚控制设备的开启和关闭，内置软启动时间可减少启动浪涌电流。

（二）MODE模式（SGM66155/SGM66155A）

可通过MODE引脚配置轻载操作模式，逻辑低电平时为自动PFM模式，逻辑高电平时为FPWM模式。

（三）自动节能模式

轻载时自动进入节能模式，可提高效率，且能降低输出电压纹波。

（四）旁路模式（SGM66155B）

当EN引脚拉至逻辑低电平且BYP引脚拉至逻辑高电平时，可实现输入电压旁路到输出。

（五）保护功能

• 过压保护：输出电压超过5.7V时停止开关，低于阈值一定值后恢复操作。
• 电流限制和短路保护：内置电流限制，短路时进入打嗝保护模式。

（六）元件选择

• 电感选择：电感的电感值和饱和电流是重要选择标准，计算公式为(L=frac{V{IN } timesleft(V{OUT }-V{IN }right)}{Delta I{L} × f{SW} × V{OUT }})，且SGM66155适合0.33µH - 1µH的电感。
• 输入电容：推荐使用10µF陶瓷电容，距离输入源远时可使用47µF或更高电容。
• 输出电容：根据公式(C{MIN }=frac{I{OUT } timesleft(V{OUT }-V{IN }right)}{f{SW } × Delta V × V{OUT }})选择电容，SGM66155适合10µF - 47µF的电容。

（七）布局考虑

布局对开关电源性能至关重要，应将电感、输入和输出电容尽量靠近IC，使用宽而短的走线以减小PCB电感。

九、封装信息

（一）封装尺寸

WLCSP - 1.20×1.21 - 9B封装有详细的尺寸规格，包括A、A1、D、E等尺寸。

（二）编带和卷盘信息

介绍了卷盘直径、宽度等参数，以及编带的相关尺寸。

（三）纸箱尺寸

不同卷盘类型对应不同的纸箱尺寸。

十、总结

SGM66155同步升压转换器以其丰富的功能、优秀的性能和小尺寸封装，为电子设备的电源管理提供了一个可靠的解决方案。工程师在设计时，可根据实际需求合理选择元件和布局，充分发挥其优势。大家在使用过程中，有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。