SGM864S 4 通道可调电源排序器：设计与应用详解

在电子设计领域，电源管理至关重要，尤其是对于多电源系统，合理的电源排序能有效避免系统故障，提高系统的稳定性和可靠性。今天，我们就来深入探讨 SGMICRO 推出的 SGM864S 4 通道可调电源排序器。

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一、产品概述

SGM864S 是一款集成式 4 轨电源排序器，它通过拉高或拉低四个电源的使能或关断引脚，来控制它们的上电和下电顺序。交错启动顺序能够避免闩锁条件或大涌入电流对系统可靠性的影响。该器件具有五个由五个使能引脚控制的开漏输出。

二、关键特性

2.1 电源排序功能

• 可对四个电压轨进行排序，精准控制上电和下电顺序，避免系统因电源问题出现故障。
• 通过 ENx 和 CDLYx 引脚实现序列控制，用户可以根据实际需求灵活调整每个通道的延迟时间。

2.2 输入电压范围

输入电压范围为 2V 至 5.5V，能适应多种电源环境，为不同的应用场景提供了广泛的选择。

2.3 并联电压基准

具有 5V（±2.6% 精度）的并联电压基准，为系统提供稳定的参考电压，确保系统的稳定性和准确性。

2.4 低静态电流

典型静态电流仅为 55μA，有助于降低系统功耗，延长电池续航时间，适用于对功耗要求较高的应用。

2.5 电容可调延迟时间

通过在 CDLYx 引脚外接 NP0 电容，可以调整每个通道的延迟时间，满足不同系统对电源启动时间的要求。

2.6 电源良好功能

PG 引脚可输出电源状态信息，当四个 OUTx 都输出高电平时，PG 引脚输出高电平，方便用户实时监测电源状态。

2.7 开漏 OUTx 输出

OUTx 采用开漏输出结构，需要外接上拉电阻，可灵活连接到不同电压电平的设备，增强了系统的兼容性。

三、应用领域

SGM864S 适用于多种领域，包括通信设备、企业服务器、5G 无线产品、DC/DC 转换器和功率逆变器等。这些领域对电源的稳定性和可靠性要求较高，SGM864S 的出色性能能够满足这些需求。

四、引脚配置与功能

4.1 引脚配置

SGM864S 采用 TQFN - 3.5×3.5 - 20L 封装，引脚布局合理，方便用户进行 PCB 设计。

4.2 引脚功能

• ENx 引脚：用于使能相应的电压轨，阈值电压为 1.23V，内部设置了 500kΩ 的下拉电阻。
• EN 引脚：控制 ENx 的输入滤波时间为 600ns（典型值），当 EN 为高电平时，ENx 在可调的 CDLYx 时间后有效；当 EN 为低电平时，OUTx 按逆序（从 OUT4 到 OUT1）有效。
• VCC 引脚：提供 2V 至 5.5V 的电源电压，当 VDD 高于 6V 时，VCC 具有向外提供电流的驱动能力，并将内部参考电压稳定在 5V。
• EN_REF 引脚：用于控制并联电压基准的启用和禁用，通过拉低或浮空该引脚可启用并联电压基准，拉高或连接到 VCC 则禁用。
• CDLY/CDLYx 引脚：通过连接 NP0 电容（最大 100nF）来选择可编程延迟时间。
• PG 引脚：电源良好开漏输出，反映四个 OUTx 的输出状态。
• OUTx 引脚：为相应 ENx 的输出，采用开漏输出结构，在上电前需要外接 10kΩ 的上拉电阻。

五、电气特性

5.1 电源相关特性

• 工作电压范围为 2V 至 5.5V，欠压锁定阈值为 1.51V 至 1.64V，欠压锁定迟滞为 170mV 至 280mV。
• VCC 电源电流典型值为 55μA，最大值为 110μA，VCC 并联电压为 5V，精度为 ±2.6%。

  5.2 输入输出特性

• EN/ENx 的高电平输入电压为 1.18V 至 1.28V，低电平输入电压为 0.97V 至 1.05V。
• OUT/OUTx 的输出低电压在灌电流为 3mA 时最大为 0.2V，输出开漏泄漏电流最大为 0.5μA。

  5.3 延迟特性

• 可调延迟时间最大为 1.5s，延迟时间精度在 2ms 延迟后为 -11% 至 11%，EN 输入滤波时间为 100ns 至 1200ns。

六、详细工作原理

6.1 电压监测

SGM864S 可用于电压检测，通过外部电阻分压器，每个 ENx 引脚可以监测任何高于 1.23V 的电压阈值。EN 作为四个 ENx 通道的使能信号，只有当 EN 电压超过 1.23V 时，ENx 才能确定各通道的电压。四个 ENx 通道相互独立触发复位，也可以直接通过 EN/ENx 监测目标源的状态。

6.2 输出应用

在典型应用中，用户可以将 OUTx/PG 引脚连接到 DSP、ASIC、FPGA 和 CPU 等设备作为复位输入引脚，或连接到 DC/DC 转换器和 LDO 稳压器作为使能输入信号。由于 OUTx/PG 为开漏结构，需要外接上拉电阻来保持线路高电平，上拉电阻应选择大于 10kΩ 以确保输出晶体管的安全运行。

6.3 延迟时间控制

当 EN 引脚拉高且 ENx 引脚为高电平时，四个输出（OUT1 至 OUT4）在固定延迟时间后释放，延迟时间可通过 CDLYx 引脚外接的 NP0 电容进行调整。每个 ENx 通道可以通过相应的 CDLYx 单独编程延迟时间，延迟时间计算公式为： [t{DELAY }=frac{left(C{DELAY }+Delta Cright) × 0.75 × 40}{2 × 10^{-6}}] 其中，(Delta C) 为典型值 4pF 的寄生电容，(C{DELAY }) 最大值为 100nF，且其温度系数应为 PPM 级别。只有当 (t{DELAY}) 超过 2ms 时才考虑延迟精度。

6.4 下电顺序优先级

当 EN 变为低电平且 ENx 保持高电平时，下电顺序将执行。在 OUTx 反向下电过程中，如果 ENx 变为低电平，相应的 OUTx 将立即有效；如果 EN 再次变为高电平，已有效的 OUTx 将在 CDLYx 时间后释放，未有效的 OUTx 将保持释放状态。

6.5 VCC_Bias 功能

当 ENREF 引脚为低电平或浮空时，并联 REF 功能启用。当外部电源电压 (V{DD}) 快速上电时，由于 (R{SHUNT}) 和 (C{IN}) 的存在，内部 VCC 建立缓慢，导致 OUTx 和 PG 在长时间内无法提供足够强的下拉能力。此时，可以在 VCC_BIAS 和外部电源之间连接一个 1MΩ 至 10MΩ 的外部电阻用于限流，VCC_BIAS 的快速建立为 OUTx 和 PG 提供了快速下拉能力，确保 OUTx 和 PG 的输出状态确定。

七、应用设计指南

7.1 典型应用电路

典型应用电路中，需要合理选择 (R{SHUNT})、(R{BIAS})、(C_{IN}) 等参数，以确保系统的稳定性和可靠性。

7.2 设计参数选择

根据不同的 (V{DD}) 范围，选择合适的 (R{SHUNT})、(C_{IN}) 等参数，具体参数可参考文档中的表 2。

7.3 级联应用

SGM864S 可以进行级联应用，通过将一个 SGM864S 的 OUTx 连接到另一个 SGM864S 的 EN 引脚，实现更多通道的电源排序。

7.4 布局指南

• CDLY/CDLYx 引脚布线应尽可能短，以提高精度，并进行屏蔽处理。
• 从 EN/ENx 到电阻分压器的走线应短，从 (R_{SHUNT}) 到 (VMONx) 的走线应长。
• VCC 电容应尽可能靠近器件连接。
• 使用短走线连接 VCC，避免电源到电容的寄生电感与 VCC 处的电容形成 LC 谐振，导致电压高于允许的最大 VCC 电压。

八、总结

SGM864S 4 通道可调电源排序器具有丰富的功能和出色的性能，能够满足多种应用场景的需求。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择参数和进行 PCB 布局，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用 SGM864S 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。