SGM6021：超低功耗降压转换器的卓越之选

在电子工程师的日常设计工作中，为特定应用选择合适的电源转换器至关重要。今天要给大家详细介绍SGMICRO推出的SGM6021系列，这是一款具有超低静态电流的200mA、1.4MHz同步降压DC/DC转换器，非常适合为有特殊需求的超低功耗应用供电。

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一、基本特性

1. 宽输入电压范围

SGM6021的工作电压范围为1.8V至5.5V，允许使用5V稳压输入，这使得它在电源输入方面有很大的灵活性，能适配多种不同的供电来源。

2. 可调节输出电压

输出稳压电平通过VS引脚进行编程，可设置为4种不同的电压，这一特性对于功率预算有限的设备设计非常有用，能让工程师根据具体需求灵活调整输出电压。

3. 低功耗特性

SGM6021最大输出电流可达200mA，典型静态电流仅400nA，超低的静态电流能显著延长电池供电设备的续航时间。在低输出电流时，效率高达90%（(I_{OUT }=0.1 ~mA)），体现了其在节能方面的卓越表现。

4. 其他特性

具备100%占空比（直通模式）；工作温度范围为-40℃至+85℃，能适应较为恶劣的环境；采用绿色UTDFN - 1.5×2 - 6L封装，符合环保要求且体积小巧。

二、典型应用电路

典型应用电路仅需要电感、(C{IN})和(C{OUT})电容作为外部组件，就能构成一个降压DC/DC转换器解决方案，电路设计相对简单。

三、可选型号及参数

型号	(I_{OUT}) (mA)	(V_1) (V)	(V_2) (V)	(V_3) (V)	(V_{OUT})
SGM6021 - 1	200	1.25	1.20	1.10	1.02
SGM6021 - 2	200	3.3	3.0	2.7	2.4
SGM6021 - 3	200	3.0	2.5	2.0	1.8
SGM6021 - 4	200	2.4	1.8	1.5	1.3

工程师可以根据具体的输出电压需求选择合适的型号。

四、电气特性

1. 静态电流

在Buck使能状态，(V_{IN}=1.8V)且无负载、无开关动作时，典型静态电流为400nA，最大值为700nA。

2. 输出精度

在(T_A = +25^{circ}C)时，输出精度在±2%以内；在-40℃至+85℃的全温度范围内，输出精度在±3%以内。

3. 输出调节特性

输出线性调整率和负载调整率都表现出色。例如，当(V{IN})从1.8V变化到5.5V，(I{OUT}=100μA)时，输出线性调整率为0.3 %/V；当(I_{OUT})从100μA变化到200mA时，输出负载调整率为0.002 %/mA。

五、工作原理及功能

1. 控制架构

SGM6021采用滞环控制架构来调节输出电压。在轻负载时，采用脉冲频率调制（PFM）控制，能有效提高效率。

2. 欠压锁定（UVLO）功能

当输入电压低于UVLO阈值时，设备停止工作；当输入电压高于UVLO阈值加上迟滞电压时，设备重新启动，此功能可保护设备在低电压输入时稳定运行。

3. VS引脚功能

VS引脚用于外部信号控制设备的开启和关闭，以及输出电压的编程。通过不同的脉冲模式和电平设置，可以实现设备的关机、输出不同的默认电压等功能。例如，1个脉冲后VS引脚低电平持续时间超过(t{OFF})将关闭调节器；2 - 5个脉冲后VS引脚高电平持续时间超过(t{OFF})将分别设置输出电压为默认值、(V_1)、(V_2)和(V_3)。

4. 热关断（TSD）功能

当温度超过+160℃（典型值）时，设备自动关闭；当结温下降20℃时，设备自动恢复工作，防止因过热和功率耗散过大而损坏设备。

六、元件选型建议

1. 电感选择

推荐使用4.7μH的电感，所选电感的饱和电流应至少比电气特性表中规定的最大逐周期电流限制高25%。同时，文档推荐了两款电感，如Toko的DFE252012C - H - 100M（10μH，尺寸2.0x2.5x1.2mm）和Coilcraft的LPS4018 - 103M（10μH，尺寸4.0x4.0x1.7mm）。

2. 输出电容选择

建议使用最小22μF的陶瓷输出电容，更大的电容能在相同直流降额下提供更高的有效电容，改善瞬态响应和输出纹波。

3. 输入电容选择

在VIN引脚和GND之间建议使用22μF的陶瓷电容和0.1μF的陶瓷旁路输入电容，并尽可能靠近引脚放置，以减小寄生电感。对于SGM6021距离输入源较远的应用，建议使用22µF或更大的电容来抑制线束电感。

七、总结

SGM6021凭借其超低的静态电流、宽输入电压范围、可调节输出电压等特性，在超低功耗应用领域具有很大的优势。无论是能量收集设备、低功耗无线监测系统，还是便携式游戏控制台和可穿戴设备等，SGM6021都能提供稳定、高效的电源解决方案。在实际设计中，工程师可以根据具体的应用需求，结合上述的元件选型建议，充分发挥SGM6021的性能。大家在使用SGM6021的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。