SGM2240：高性能低 dropout 电压调节器的卓越之选

在电子设计领域，电压调节器是不可或缺的关键组件，它能为各类电子设备提供稳定的电源。今天，我们就来深入了解一款性能出色的低 dropout 正电压调节器——SGM2240。

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一、产品概述

SGM2240 是一款低 dropout 正电压调节器，能够提供高达 1A 的输出电流，典型 dropout 电压仅为 1.25V。其工作输入电压范围为 2.7V 至 20V，固定输出电压范围是 1.5V 至 12V，可调输出电压范围则为 1.25V 至 18V。此外，它还具备电流限制和热关断保护等功能，适用于各种消费和工业设备的电压调节应用。该产品提供绿色 SOT - 223 - 3 和 TO - 252 - 2A 两种封装形式，工作温度范围为 - 40℃ 至 + 125℃。

二、产品特性

1. 宽输入输出电压范围

• 输入电压范围为 2.7V 至 20V，能适应多种电源环境。
• 固定输出电压从 1.5V 到 12V，可调输出电压从 1.25V 到 18V，满足不同应用的需求。

2. 高输出电流

可提供 1A 的输出电流，能够为负载提供充足的功率。

3. 高精度输出电压

在 + 25℃ 时，输出电压精度可达 ± 1%，确保输出电压的稳定性。

4. 低 dropout 电压

典型 dropout 电压为 1.25V（1A 时），能有效降低功耗。

5. 特殊启动能力

可以在输出电压为负时启动，增加了产品的适用性。

6. 保护功能

具备电流限制和热保护功能，能有效保护设备免受过载和过热的损害。

7. 稳定性好

搭配小尺寸陶瓷电容即可稳定工作，减少了外部元件的使用。

8. 宽工作温度范围

• 40℃ 至 + 125℃ 的工作温度范围，适用于各种恶劣环境。

三、典型应用电路

1. 固定电压应用电路

在固定电压应用中，只需将 SGM2240 - FIX 按照相应的电路连接，输入合适的电压，即可得到稳定的固定输出电压。电路中使用 10μF 的输入和输出电容，有助于提高电路的稳定性。

2. 可调电压应用电路

对于可调电压应用，SGM2240 - ADJ 通过连接外部电阻 R1 和 R2 来调节输出电压。输出电压计算公式为 (V{OUT} = V{ADJ} × (1 + R_2/R1) + I{ADJ} × R2)，当 (I{ADJ}) 远小于 (I1) 时，(V{OUT} = V_{ADJ} × (1 + R_2/R1))，其中 (V{ADJ} = 1.25V)。

四、电气特性

1. 输入输出电压范围

输入电压范围为 2.7V 至 20V，输出电压精度在不同条件下有所不同，但总体表现良好。例如，在某些条件下输出电压精度可达 ± 2%。

2. 参考电压

SGM2240 - ADJ 的参考电压在不同条件下稳定在 1.225V 至 1.275V 之间。

3. 调整引脚电流

调整引脚电流在不同工作条件下有一定的变化范围，如在 (V{IN} = 20V)，(I{OUT} = 5mA) 时，调整引脚电流为 22μA 至 35μA。

4. 线路和负载调节

线路调节和负载调节性能良好，能有效保证输出电压的稳定性。例如，线路调节在某些条件下为 0.01% 至 0.3%，负载调节在某些条件下为 0.01% 至 0.4%。

5. 其他特性

还包括 dropout 电压、输出电流限制、最小负载电流、电源引脚电流、启动时间、温度稳定性、电源纹波抑制比、输出电压噪声、热调节和长期稳定性等特性，这些特性共同保证了 SGM2240 的高性能。

五、典型性能特性

1. 电源启动输出波形

展示了不同输出电压和负载条件下的电源启动输出波形，有助于工程师了解产品在启动过程中的性能表现。

2. 热保护

当 OUT 引脚短路到 ADJ 引脚时，产品能通过热保护功能限制电流，确保设备安全。

3. 负载和线路瞬态响应

在不同输出电压和输入电压变化条件下，产品的负载和线路瞬态响应表现良好，能快速稳定输出电压。

4. 电源纹波抑制比

电源纹波抑制比随频率和输出电流的变化而变化，在不同输出电压下有不同的表现，总体上能有效抑制电源纹波。

5. 输出电压与温度、输出电流、输入电压的关系

输出电压会随温度、输出电流和输入电压的变化而有一定的波动，但在规定的工作范围内能保持相对稳定。

六、应用信息

1. 电容选择

• 输入电容：输入去耦电容应尽可能靠近 IN 引脚放置，选择 4.7μF 或更大的 X7R 或 X5R 陶瓷电容，以确保设备稳定性和良好的动态性能。当 (V_{IN}) 需要瞬间提供大电流时，需要较大的有效输入电容，可通过增加多个输入电容来限制输入跟踪电感，减少振铃。
• 输出电容：为保持 LDO 的稳定性，需要一个或多个输出电容，并尽可能靠近 OUT 引脚放置。推荐使用 X7R 和 X5R 陶瓷电容作为输出电容，其具有低等效串联电阻（ESR）、良好的温度和直流偏置特性。但要注意陶瓷电容的有效电容会受温度、直流偏置和封装尺寸的影响，实际应用中需评估其是否满足 LDO 的稳定性要求。SGM2240 要求输出电容的有效电容范围为 2.2μF 至 200μF，ESR 不超过 2.2Ω，较大电容和较低 ESR 的 (C_{OUT}) 有助于提高高频电源纹波抑制比和改善负载瞬态响应。

2. 可调调节器

SGM2240 - ADJ 的输出电压可在 1.25V 至 18V 之间调节，通过将 ADJ 引脚连接到两个外部电阻来实现。可通过在调节端子与地之间连接电容 (C{ADJ}) 来改善可调 LDO 电路的电源纹波抑制比和噪声性能，(C{ADJ}) 的阻抗应在所需频率下等于或小于 (R_2)。

3. 输出电流限制和短路保护

电流限制电路在电源开启 2ms 后，随着输入 - 输出压差的增加而降低输出电流。当 ((V{IN} - V{OUT})) 大于约 18V 时，电流限制从 1.45A 降低到 0.45A。在正常启动时，输入 - 输出压差较小，但如果输出短路，恢复过程中会涉及较大的输入 - 输出压差，此时电流限制电路恢复可能较慢。若限制电流过低无法在输出端产生电压，电压将稳定在较低水平，可能需要重新启动调节器以获得较小的压差和足够的启动条件。

4. 反向电流保护

SGM2240 - ADJ 没有内置反向电流保护电路，需要添加保护二极管来防止当输出电压大于输入电压时电流通过功率元件反向流动。

5. 热关断

当芯片温度超过热关断阈值时，SGM2240 将进入关断状态，直到芯片温度降至 + 155℃ 才会恢复。

6. 功耗计算

SGM2240 的功耗 (PD = (V{IN} - V{OUT}) × I{OUT})，其最大允许功耗 (P{D(MAX)}) 受多种因素影响，包括结温和环境温度差 ((T{J(MAX)} - TA))、结到环境的封装热阻 (theta{JA})、环境气流速率和 PCB 布局等。可通过公式 (P{D(MAX)} = (T{J(MAX)} - TA) / theta{JA}) 近似计算。

7. 布局指南

为获得良好的电源纹波抑制比、低输出噪声和高瞬态响应性能，输入和输出旁路电容应分别尽可能靠近 IN 引脚和 OUT 引脚放置。

七、封装信息

SGM2240 提供 SOT - 223 - 3 和 TO - 252 - 2A 两种封装形式，文档中详细给出了这两种封装的外形尺寸、推荐焊盘尺寸、卷带和卷轴信息以及纸箱尺寸等，方便工程师进行 PCB 设计和产品组装。

八、总结

SGM2240 凭借其宽输入输出电压范围、高输出电流、高精度输出电压、低 dropout 电压、丰富的保护功能和良好的稳定性等特性，成为电子工程师在设计各类电子设备时的理想选择。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理选择电容、设计电路布局，并注意保护功能的应用，以充分发挥 SGM2240 的性能优势。大家在使用 SGM2240 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。