SGM40657/SGM40658：高效高电流过压保护器解析

在电子设备的设计中，保护电路免受电压故障和浪涌的损害至关重要。SGMICRO 的 SGM40657/SGM40658 高电流过压保护器，为低电压系统提供了可靠的保护。下面我们就来详细了解这款保护器。

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产品概述

SGM40657/8 过压保护设备具有低导通电阻（典型值 20mΩ）的内部 FET，能保护低电压系统免受高达 +28V DC 的电压故障影响。内部钳位还可保护设备免受高达 +120V 的浪涌冲击。当输入电压超过过压阈值时，内部 FET 会关闭，防止受保护的下游组件受损。

产品特性

保护高功率便携式设备

• 宽输入电压范围：支持 2.5V 至 28V 的宽工作输入电压保护，能适应多种电源环境。
• 集成 MOSFET 开关：集成 20mΩ（典型值）的 N 沟道 MOSFET 开关，可有效控制电路通断。

灵活的过压保护设计

• 可调节过压保护跳闸电平：过压保护阈值可通过可选的外部电阻调整到 4V 至 20V 之间的任意电压。
• 内部预设阈值：SGM40657 的内部过压阈值典型值为 6.82V，SGM40658 为 5.95V。

增强系统可靠性的附加保护功能

• 浪涌免疫：能承受高达 +120V 的浪涌冲击，保障设备在恶劣环境下的稳定性。
• 软启动功能：可最小化浪涌电流，减少对电路的冲击。
• 内部启动消抖：内置 15ms 的启动消抖时间，防止内部 FET 在启动时误开启。
• 热关断保护：当结温超过 150℃（典型值）时，内部 FET 会关闭，结温下降 30℃（典型值）后设备恢复正常。

其他特性

• 使能功能：通过 EN 引脚可方便地开启或关闭设备。
• 宽工作温度范围：可在 -40℃ 至 +85℃ 的环境温度下正常工作。
• 环保封装：采用绿色 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封装。

引脚配置与功能

引脚配置

SGM40657/8 采用 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封装，引脚包括 EN、OUT、OVLO、IN、ACOK、GND 等。

引脚功能

• EN：使能控制。EN 为低电平时，芯片启用；EN 为高电平时，芯片禁用。
• GND：接地引脚，需将 GND 引脚连接在一起以确保正常工作。
• OUT：输出电压，是内部开关的输出，需将 OUT 引脚连接在一起。
• ACOK：开漏标志输出。输入电压在最小 VIN 和 VOVLO 之间稳定后，ACOK 被拉低。热关断后，ACOK 呈高阻抗。
• IN：输入电压，需使用 0.1μF 陶瓷电容尽可能靠近设备对 IN 进行旁路。
• OVLO：外部 OVLO 调整。使用内部阈值时，将 OVLO 连接到 GND；连接电阻分压器到 OVLO 可设置不同的 OVLO 阈值。

电气参数

输入输出参数

• 输入电压范围：2.5V 至 28V。
• 输入钳位触发电压：典型值为 28.8V。
• 输入钳位迟滞：典型值为 0.75V。
• 输出负载电容：最大可达 1000μF。

电流参数

• 输入电源电流：典型值为 95μA，最大值为 155μA。
• OVLO 电源电流：典型值为 95μA，最大值为 155μA。
• 关断电流：典型值为 2μA。

其他参数

• 内部过压跳闸电平：SGM40657 为 6.61V 至 7.06V（典型值 6.82V），SGM40658 为 5.15V 至 5.63V。
• 开关导通电阻：典型值为 20mΩ，最大值为 35mΩ。
• 热关断温度：典型值为 150℃，热关断迟滞为 30℃。

典型性能特性

输入电源电流与输入电压关系

在不同温度下，输入电源电流随输入电压的变化而变化。

OVLO 泄漏电流与 OVLO 引脚电压关系

OVLO 泄漏电流与 OVLO 引脚电压存在一定的对应关系。

归一化导通电阻与输出电流关系

归一化导通电阻随输出电流的变化而变化。

归一化 OVLO 阈值与温度关系

归一化 OVLO 阈值受温度影响。

典型应用电路

应用场景

适用于智能手机、平板电脑、移动互联网设备等。

电路连接

通过将 IN 连接到电源适配器，OUT 连接到 PMIC 和应用处理器，OVLO 可根据需要连接外部电阻分压器或接地，实现过压保护功能。

详细工作原理

设备操作

设备包含定时逻辑，控制内部 FET 的开启。当使用内部跳闸阈值时，VIN < VIN_OVLO 时内部电荷泵启用；使用外部跳闸阈值时，VOVLO < VOVLO_EXT 时电荷泵启用。经过 15ms（典型值）的消抖延迟后，内部 FET 开启。消抖时间过后，软启动功能在 15ms（典型值）内限制 FET 浪涌电流。若 VIN 超过 VOVLO_THRESH，OUT 与 IN 断开连接。

使能功能

通过 EN 引脚控制内部通断 FET 的开启和关闭。

内部开关

SGM40657/8 集成了内部 FET，其导通电阻典型值为 20mΩ，由电荷泵驱动，产生高于 IN 的必要栅极电压。

过压锁定（OVLO）

SGM40657/8 分别具有 6.82V/5.95V（典型值）的过压阈值。

热关断保护

当结温超过 150℃（典型值）时，内部 FET 关闭；结温下降 30℃（典型值）后，设备退出热关断状态。

ACOK 输出

开漏 ACOK 输出可向主机系统传达稳定的电源信息。输入电压稳定后，ACOK 被拉低；热关断后，ACOK 呈高阻抗。

USB OTG 支持

在 OTG 应用中，SGM40657/8 可从 OUT 向 IN 供电。初始时，OUT 处的 OTG 电压会使电源开关体二极管正向偏置，OUT 和 IN 之间存在约 0.7V 的电压降。当 IN 电压超过 2.5V 且消抖时间过去后，主电源开关完全开启，显著降低 OUT 到 IN 的电压降，可向 OTG 负载提供高达 3.5A 的连续电流。

应用信息

旁路电容

大多数应用中，应使用 0.1μF 陶瓷电容尽可能靠近设备将 IN 旁路到 GND。若电源因长引线长度具有显著电感，设备可钳位 LC 谐振电路引起的过冲。

输出电容

缓慢的开启时间提供软启动功能，使 SGM40657/8 能够对高达 1000μF 的输出电容充电，而不会因过流情况而关闭。

增强浪涌吸收能力

当输入电压高于 VIN_CLAMP 时，设备触发主动路径快速放电，直到输入电压下降到 VIN_CLAMP 以下 VHYS。输入上升和放电可能会重复，直到浪涌源能量耗尽。建议选择触发电压低于 VIN_CLAMP 的 TVS 以增强浪涌吸收能力。

外部 OVLO 调整功能

设备检测 OVLO 引脚电压以判断是否存在外部分压器。若 OVLO 连接到地，则应用内部设置的 OVLO 值；若连接外部电阻分压器且 VovLO 超过 OVLO 选择电压 VOVLO_SELECT，则外部电阻分压器确定 IN_OVLOEXT。可根据公式 (V{IN_OVLOEXT }=V{BG} timesleft[1+frac{R{1}}{R{2}}right]) 计算 (R_{2})。

包装信息

封装尺寸

采用 WLCSP - 1.31×1.84 - 12B 封装，给出了详细的尺寸信息。

卷带和卷轴信息

提供了卷轴尺寸、卷带尺寸和关键参数列表。

SGM40657/SGM40658 高电流过压保护器凭借其丰富的特性和可靠的性能，为电子设备的过压保护提供了有效的解决方案。在实际设计中，工程师可根据具体需求合理应用该保护器，确保设备的稳定性和可靠性。大家在使用这款保护器时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。