SGM2536电子保险丝：双向电流传导的理想之选

在当今的电子设备设计中，电源保护至关重要。SGM2536作为一款5.5A、23.7mΩ的电子保险丝，支持双向电流传导，为众多应用场景提供了可靠的电源保护解决方案。下面，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：SGM2536.pdf

一、产品概述

SGM2536是SGMICRO推出的一款紧凑型电子保险丝（eFuse），集成了背靠背FETs（BFET + HFET），具备全套保护功能。它的输入电压范围为2.7V至23V，浪涌可达28V，能够适应多种电源环境。其低导通电阻（典型值23.7mΩ）和双向电流传导特性，使其特别适用于USB OTG等应用。

二、产品特性

1. 输入电压范围广

支持2.7V至23V的输入电压，浪涌可达28V，能满足不同电源的需求。

2. 背靠背FETs结构

这种结构使得器件在导通时允许双向电流通过，关断时则阻止双向电流流动，非常适合USB OTG应用。

3. 低导通电阻

典型值为23.7mΩ，可有效降低功率损耗。

4. 可编程特性

• 输出上升时间可编程：通过在SS引脚设置额外电容，可以控制输出电压的上升斜率，从而最小化浪涌电流。
• 电流限制可编程：输出电流限制阈值可在0.5A至6A之间调整（ (I_{ILIM }>1 ~A) 时精度为±10%）。
• 瞬态过流消隐定时器可编程：允许峰值电流达到 (2 ×I_{ILIM }) 。

  5. 负载电流监测

  通过ILIM引脚提供与负载电流成比例的模拟电流传感输出，方便用户监测负载电流。

  6. 全套保护功能

• 可编程过压锁定（OVLO）：当输入电压超过阈值时，关闭器件，保护下游电路。
• 输出引脚短路保护：防止输出引脚短路时对系统造成损坏。
• 欠压锁定（UVLO）：确保输入电压在正常范围内，避免系统因电压过低而无法正常工作。
• 热关断（OTP）：当器件温度超过 (T_{SD}) 时，自动关闭器件，防止过热损坏。

  7. 指示选项

• SGM2536Px：提供PG和PGTH引脚，用于指示电源正常状态。
• SGM2536Fx：提供SPGD和nFAULT引脚，用于指示电源状态和故障事件。

  8. 故障后行为

• SGM2536xR：自动重试，在故障消除后自动恢复工作。
• SGM2536xL：锁存关闭，需要重新上电或重新使能才能恢复工作。

三、应用场景

SGM2536适用于多种应用场景，包括但不限于：

• 平板电脑：保护平板电脑的电源系统，确保稳定供电。
• USB OTG：支持双向电流传导，满足USB OTG设备的需求。
• POS设备：为POS设备提供可靠的电源保护，防止过流、过压等故障。
• 智能手机：保护智能手机的电池充电和供电系统。
• 数码相机：确保数码相机的电源稳定，延长设备使用寿命。
• 无线充电器：为无线充电器提供过流、过压保护，提高充电安全性。

四、电气特性

1. 输入输出电压范围

• 输入电压范围：-0.3V至28V
• 输出电压范围：TJ = +25℃时，-0.3V至min (28V, VIN + 22V)

  2. 电流参数

• 最大连续开关电流：5.5A
• 过流阈值：可通过ILIM引脚连接的电阻进行编程设置。

  3. 保护阈值

• 欠压保护阈值：上升阈值2.47V至2.61V，下降阈值2.24V至2.37V
• 过压锁定阈值：上升阈值1.184V至1.217V，下降阈值1.076V至1.108V

  4. 响应时间

• 过压锁定响应时间：典型值2.5μs
• 电流限制响应时间：典型值250μs
• 可扩展快速跳闸响应时间：典型值500ns

五、详细设计与应用

1. 单设备自控制应用

在以MCU为主机的系统中，可以通过主机的GPIO驱动EN/UVLO或OVLO引脚来控制设备。ILIM引脚可作为ADC输入到MCU进行电流监测。需要注意的是，ILIM引脚对电容负载敏感，为确保设备正常工作，其寄生电容需小于50pF。

2. 智能手机应用示例

许多智能手机具备USB OTG功能，SGM2536可作为双向电源开关应用于此类系统。当USB接口连接充电器为手机电池充电时，SGM2536提供从IN到OUT的电流路径，并提供过流和过压保护。当USB接口连接耳机等配件时，SGM2536提供从OUT到IN的电流路径，通过二极管和电阻为IN引脚提供偏置电压，使设备能够正常工作。

3. 设计步骤

• 设置过压阈值：通过连接到OVLO引脚的电阻分压器设置过压阈值，计算公式为 (V_{INOV }=frac{V{OVR } timesleft(R{1}+R{2}right)}{R{2}}) 。
• 设置输出电压上升时间：根据设计要求确定上升时间 (t{R}) ，计算相应的斜率SR，再根据SR计算SS引脚的电容 (C{SS}) 。
• 设置电源正常断言阈值：通过连接到PGTH引脚的电阻分压器设置电源正常断言阈值，计算公式为 (V{P G}=frac{V{P G T H{-} R} timesleft(R{3}+R{4}right)}{R{4}}) 。
• 设置过流阈值：通过连接到ILIM引脚的电阻 (R{ILIM}) 设置过流阈值，计算公式为 (R{LLM}(Omega)=frac{3334}{I_{LM}(A)}) 。
• 设置过流消隐间隔：通过 (C{ITIMER}) 设置过流消隐时间，计算公式为 (C{ITIMER }(nF)=frac{t{ITIMER }(ms) × I{ITMER }(mu A)}{Delta V_{ITIMER }(V)}) 。
• 选择外部偏置电阻：在OTG模式下，根据USB总线电压要求选择合适的外部偏置电阻 (R_{5}) 。
• 选择外部二极管：选择正向电压降小、能承受最大电流、占用空间小的二极管。

六、布局指南

在PCB布局时，需要注意以下几点：

• 在IN和GND之间连接0.1μF或更大的去耦电容，且该电容应尽可能靠近IN和GND引脚。
• 电源路径应尽可能宽且短，电流承载能力应超过器件电流限制的两倍。
• 器件的GND引脚应尽可能短地连接到PCB接地铜平面或岛屿。
• IN和OUT引脚用于散热，应通过PCB顶层或底层的铜平面尽可能多地散热。
• 器件的外部组件（如 (R{ILIM}) 、 (C{SS}) 、 (C_{ITIMER}) 、EN/UVLO、OVLO和PGTH的电阻分压器）应尽可能靠近相应引脚，其另一端应通过最短路径接地。
• 保护组件（如TVS或肖特基二极管）应通过短路径连接到器件，以避免大的线路电感，且保护组件形成的环路面积应尽可能小。

七、总结

SGM2536电子保险丝以其丰富的功能、灵活的可编程特性和可靠的保护机制，为电子设备的电源保护提供了出色的解决方案。无论是在消费电子、工业控制还是其他领域，SGM2536都能发挥重要作用。在实际设计中，工程师们可以根据具体应用需求，合理设置各项参数，优化布局，以确保设备的稳定运行。大家在使用SGM2536的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。