SGM2040：超低功耗与低压差的CMOS电压调节器

在电子设备的设计中，电压调节器是至关重要的组件，它能够为设备提供稳定的电压，确保设备的正常运行。今天，我们要介绍的是SGMICRO推出的SGM2040，一款具有超低电流消耗和低压差特性的CMOS电压调节器。

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一、产品概述

SGM2040是一款超低电流消耗、低压差且高精度的线性调节器。它能够在仅消耗1μA（典型值）电流的情况下，提供250mA的输出电流。在100mA负载下，典型压差仅为60mV。其工作输入电压范围为1.7V至7.5V，提供多种固定输出电压选择，包括1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、2.8V、3.0V、3.3V、3.6V、4.0V、4.2V和5.0V。

此外，SGM2040还具备逻辑控制关机模式、短路电流限制和热关断保护等功能。它具有自动放电功能，可在禁用状态下快速放电Vout。该产品提供绿色SOT - 23 - 5和UTDFN - 1×1 - 4AL两种封装，工作温度范围为 - 40℃至 + 85℃。

二、产品特性

2.1 宽输入电压范围

工作输入电压范围为1.7V至7.5V，能够适应多种电源环境，为不同的应用场景提供了灵活性。

2.2 多种固定输出电压

提供11种固定输出电压选项，满足了不同设备对电压的需求，方便工程师进行设计。

2.3 高输出电流

能够提供250mA的输出电流，可满足大多数便携式设备的供电需求。

2.4 高精度输出电压

在 + 25℃时，输出电压精度高达±1.2%，确保了电压的稳定性和准确性。

2.5 超低电流消耗

典型电流消耗仅为1μA，大大降低了设备的功耗，延长了电池续航时间。

2.6 低压差

在100mA负载下，典型压差仅为60mV，减少了能量损耗，提高了电源效率。

2.7 低反向泄漏电流

当Vout > Vin时，典型反向泄漏电流仅为0.4μA，进一步降低了功耗。

2.8 保护功能

具备电流限制和热保护功能，同时具有输出自动放电功能，提高了设备的安全性和可靠性。

2.9 宽工作温度范围

工作温度范围为 - 40℃至 + 85℃，适用于各种恶劣环境。

2.10 多种封装选择

提供绿色SOT - 23 - 5和UTDFN - 1×1 - 4AL两种封装，方便工程师根据实际需求进行选择。

三、应用领域

SGM2040适用于多种应用领域，包括可穿戴设备、智能手机和便携式设备等。这些设备通常对功耗和体积有较高的要求，而SGM2040的超低电流消耗和小封装尺寸正好满足了这些需求。

四、典型应用电路分析

典型应用电路中，输入电压VIN通过电容CIN进行滤波后接入SGM2040的IN引脚，推荐使用1μF或更大的陶瓷电容接IN引脚至地，以获得良好的电源去耦效果。输出电压VOUT从OUT引脚输出，通过电容COUT进行滤波，推荐使用有效电容在0.1μF至10μF范围内的陶瓷电容，以确保输出的稳定性。EN引脚为使能引脚，高电平开启调节器，低电平关闭调节器。GND为接地引脚。

五、封装与订购信息

5.1 封装选择

SGM2040提供SOT - 23 - 5和UTDFN - 1×1 - 4AL两种封装。SOT - 23 - 5封装尺寸较大，但便于手工焊接和调试；UTDFN - 1×1 - 4AL封装尺寸小，适合对空间要求较高的应用。

5.2 订购信息

不同输出电压的型号对应不同的订购编号，每个型号都有特定的温度范围和包装方式，如SOT - 23 - 5封装的产品通常采用3000个/卷的编带包装，UTDFN - 1×1 - 4AL封装的产品通常采用10000个/卷的编带包装。

六、电气特性

6.1 输入输出特性

输入电压范围为1.7V至7.5V，输出电压精度在不同温度下有所差异，在 + 25℃时为±1.2%，在 - 40℃至 + 85℃全温度范围内为±2.5%。最大输出电流为250mA，输出电流限制在 + 25℃时典型值为480mA。

6.2 功耗特性

无负载时，电源引脚电流典型值为1.0μA，最大值为1.5μA。关机时，关机电源电流典型值为0.75μA，最大值为1.3μA。

6.3 压差特性

压差电压与输出电压和输出电流有关，在不同的输出电压和电流条件下，压差电压有所不同。例如，在100mA负载下，当1.8V ≤ VOUT(NOM) < 2.5V时，压差电压典型值为145mV；当3.3V ≤ VOUT(NOM) < 4.2V时，压差电压典型值为85mV。

6.4 其他特性

还包括线路调节、负载调节、短路电流限制、反向泄漏电流、电源抑制比、输出电压温度系数等特性，这些特性共同保证了SGM2040的高性能和稳定性。

七、典型性能特性

7.1 瞬态响应特性

从典型性能特性曲线可以看出，SGM2040在输入电压和负载电流发生变化时，能够快速响应，输出电压的波动较小。例如，在输入电压从6V变化到7V，负载电流为50mA时，输出电压的波动在可接受范围内。

7.2 电源抑制比特性

电源抑制比随着频率的增加而下降，在低频时，电源抑制比较高，能够有效抑制电源中的纹波和噪声。不同的输出电容对电源抑制比也有影响，较大的输出电容可以提高电源抑制比。

7.3 压差与输出电流特性

压差电压随着输出电流的增加而增加，在不同的输出电压下，压差电压的变化趋势有所不同。了解这些特性有助于工程师在设计时合理选择输出电流和输出电压。

7.4 其他特性

还包括输出电压与输出电流、输入电压的关系，电源引脚电流与输入电压、温度的关系等特性，这些特性为工程师提供了更全面的性能参考。

八、应用信息

8.1 输入电容选择

输入去耦电容应尽可能靠近IN引脚连接，推荐使用1μF或更大的X7R或X5R陶瓷电容，以获得良好的动态性能。当VIN需要瞬时提供大电流时，需要使用大的有效输入电容，多个输入电容可以限制输入跟踪电感，减少振铃现象。

8.2 输出电容选择

输出电容应尽可能靠近OUT引脚，推荐使用0.22μF或更大的X7R或X5R陶瓷电容。SGM2040能够保持稳定的Cout最小有效电容为0.1μF。在设计时，需要考虑温度、直流偏置和封装尺寸对陶瓷电容有效电容的影响，确保Cout有足够的余量。较大电容和较低ESR的Cout有助于提高高频电源抑制比和改善负载瞬态响应。

8.3 输出电流限制和短路保护

当发生过载事件时，输出电流内部限制在480mA（典型值）。当OUT引脚短路到地时，短路保护将输出电流限制在100mA（典型值），保护设备免受过载和短路的影响。

8.4 反向电流保护

SGM2040内置反向电流保护电路，当输出电压大于输入电压时，能够防止电流通过通路元件反向流动。当输出电压与输入电压的差值超过800mV（典型值）时，PFET的栅极切换到Vout，PFET关闭，从而避免反向电流的产生。

九、总结

SGM2040是一款性能优异的CMOS电压调节器，具有超低电流消耗、低压差、高精度等特点，适用于多种应用领域。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择输入输出电容，充分利用其保护功能，以确保设备的稳定性和可靠性。你在使用SGM2040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。