SGM66051：高效同步升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計與應(yīng)用

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，升壓轉(zhuǎn)換器是實現(xiàn)電壓提升的關(guān)鍵組件。今天，我們就來深入探討SGMICRO推出的SGM66051高效同步升壓轉(zhuǎn)換器，它以其出色的性能和豐富的特性，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。

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一、產(chǎn)品概述

SGM66051是一款內(nèi)部補償、開關(guān)頻率為1.1MHz的電流模式同步升壓開關(guān)穩(wěn)壓器。它能夠在3.3V電源軌下，為1A負(fù)載電流提供5V輸出，同時還有5.1V固定輸出版本可供選擇。

該器件具備節(jié)能模式，通過降低開關(guān)頻率來保持高效率。其抗振鈴電路可抑制寄生電容中的電荷，顯著降低電磁干擾（EMI）。在關(guān)機時，整流電路會斷開輸出，避免輸入到輸出的漏電。

SGM66051有兩種型號，SGM66051 - 5.1預(yù)設(shè)輸出5.1V，SGM66051 - ADJ則可通過外部電阻分壓器對輸出電壓進(jìn)行編程。器件采用綠色TSOT - 23 - 6封裝，工作環(huán)境溫度范圍為 - 40℃至 + 85℃。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM66051適用于多種設(shè)備，包括單節(jié)鋰離子供電產(chǎn)品、便攜式音頻播放器、手機以及個人醫(yī)療設(shè)備等。這些應(yīng)用場景對電源的效率、尺寸和穩(wěn)定性都有較高要求，而SGM66051正好能夠滿足這些需求。

三、產(chǎn)品特性

1. 寬輸入電壓范圍：2.2V至5.1V的輸入電壓范圍，使得它可以適配多種常見的電源。
2. 靈活的輸出電壓：具備5.1V固定輸出，同時輸出電壓可調(diào)，最高可達(dá)5.1V，能夠滿足不同應(yīng)用的電壓需求。
3. 高效率：最高效率可達(dá)90%，有效降低功耗，延長設(shè)備的電池續(xù)航時間。
4. 低功耗：典型靜態(tài)電流為20μA，最大關(guān)斷電流為1μA，在不工作時能最大程度減少能耗。
5. 輸出電壓鉗位：6V輸出電壓鉗位功能，結(jié)合節(jié)能模式（PSM），可提高輕載效率。
6. 負(fù)載斷開功能：關(guān)機時可斷開負(fù)載，防止反向漏電。
7. 保護(hù)功能：具備過溫保護(hù)功能，確保設(shè)備在高溫環(huán)境下的安全性和穩(wěn)定性。

四、電氣特性

4.1 DC/DC階段

• 輸出電壓范圍：在不同輸入電壓條件下，輸出電壓范圍為3.0V至5.1V。
• 開關(guān)頻率：開關(guān)頻率在850kHz至1300kHz之間，典型值為1100kHz。
• 開關(guān)電流限制：開關(guān)電流限制典型值為2.7A，確保設(shè)備在安全電流范圍內(nèi)工作。
• 靜態(tài)電流和關(guān)斷電流：靜態(tài)電流典型值為20μA，關(guān)斷電流最大為1μA，體現(xiàn)了其低功耗特性。

4.2 控制階段

• EN輸入電壓：EN輸入低電壓最大為0.4V，高電壓最小為1.6V，方便進(jìn)行電路的開啟和關(guān)閉控制。
• 過溫保護(hù)：過溫保護(hù)溫度為150℃，過溫回差為20℃，保障設(shè)備在高溫環(huán)境下的可靠性。

五、設(shè)計要點

5.1 輸出電壓配置

SGM66051支持最高5.1V的輸出電壓，可通過連接在FB引腳的電阻分壓器來配置輸出電壓。推薦(R{2})使用110kΩ，當(dāng)(R{1})為1MΩ時，可將輸出電壓配置為5V。計算公式為：(frac{R{1}}{R{2}}=frac{V{OUT}-V{FB}}{V_{FB}})

5.2 電感選擇

電感是DC/DC開關(guān)模式電源的關(guān)鍵元件，其電感值和飽和電流是選擇的重要標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，所選電感應(yīng)在滿載和標(biāo)稱輸入電壓下，提供約為平均電感電流30%的峰 - 峰紋波電流。計算公式為：(L=frac{V{CC}}{Delta I{L} × f{SW}} timesleft(1-frac{V{IN}}{V_{O}}right))

同時，所選電感的飽和電流額定值應(yīng)高于SGM66051的2.7A電流限制。并且，電感會影響DC/DC轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)響應(yīng)，SGM66051內(nèi)部補償，適用于2.2μH至10μH的電感。

5.3 輸入和輸出電容選擇

• 輸入電容：推薦在SGM66051的VCC引腳和GND引腳之間盡可能靠近地放置一個10μF的陶瓷電容。如果SGM66051距離輸入源較遠(yuǎn)，建議使用47μF或更高電容值的電容來抑制線束電感。
• 輸出電容：輸出電容決定了輸出電壓紋波和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)?？赏ㄟ^公式(C{MIN }=frac{I{O} timesleft(V{OUT }-V{cc }right)}{f × Delta V × V_{OUT }})估算所需電容值。SGM66051適用于4.7μF至22μF的電容，同時要注意陶瓷電容的直流偏置特性，需參考制造商的數(shù)據(jù)手冊確保在所需輸出電壓下有足夠的有效電容。

5.4 布局指南

合理的布局對于開關(guān)模式電源的性能至關(guān)重要。應(yīng)將電感、輸入和輸出電容盡可能靠近IC放置，并使用寬而短的走線來承載電流，以最小化PCB電感。對于升壓轉(zhuǎn)換器，輸出電容從VOUT引腳回到設(shè)備GND引腳的電流回路應(yīng)盡可能小。

六、總結(jié)

SGM66051作為一款高效同步升壓轉(zhuǎn)換器，憑借其寬輸入電壓范圍、靈活的輸出電壓配置、高效率、低功耗以及豐富的保護(hù)功能，在眾多應(yīng)用場景中具有出色的表現(xiàn)。在設(shè)計過程中，正確選擇電感、電容等元件，并遵循合理的布局指南，能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源。各位工程師在實際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體需求對其進(jìn)行深入研究和應(yīng)用，相信它會給你的設(shè)計帶來意想不到的效果。大家在使用SGM66051的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。