SGM3804：单电感正/负双输出降压/升压转换器的技术剖析

在电子设备的电源管理领域，能够高效稳定地提供正/负双输出电压的转换器一直是工程师们关注的焦点。今天，我们就来深入了解一下SGMICRO公司推出的SGM3804单电感正/负双输出降压/升压转换器。

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一、产品概述

SGM3804是一款具有创新性的电源转换器，它采用了专利待批的单电感双输出控制方案，能够同时生成正、负精密稳压电源。其输出电压在2.4V至6.4V范围内以100mV的步长可编程，这一特性使得它在LCD和AMOLED显示屏驱动等需要正负双轨电源的电路中表现出色，而且可以适应不同轨道上的不同负载情况。该器件配备I2C接口，输入电压范围为2.7V至5.5V，在升压 - 反相器模式下优化用于100mA负载，同时也能在降压 - 反相器模式下工作。它采用绿色WLCSP - 1.7×1.51 - 12B封装，工作环境温度范围为 - 40℃至 + 85℃。

二、产品特性

1. 单电感实现正/负输出

SGM3804仅使用一个电感就能同时实现正、负输出，这不仅简化了电路设计，还降低了成本和电路板空间占用。这种设计在一些对空间要求较高的应用中，如可穿戴设备，具有很大的优势。大家在设计类似产品时，有没有考虑过这种单电感设计带来的便利性呢？

2. 宽输出负载范围内的高效率

在不同的负载情况下，SGM3804都能保持较高的效率，这对于提高设备的能源利用率和延长电池续航时间非常重要。例如，在一些便携式设备中，高效率的电源转换器可以让设备在一次充电后使用更长时间。

3. I2C接口可编程输出

通过I2C接口，用户可以方便地对输出电压进行编程。这使得SGM3804能够灵活适应不同的应用需求，工程师可以根据具体的电路要求来设置输出电压。

4. 可编程输出范围

正、负输出电压均可在2.4V至6.4V范围内进行编程，并且有多种工厂可编程的默认输出选项可供选择，如SGM3804 - 0（VPQ = + 5.4V / VNO = - 5.4V）等。这为不同的应用场景提供了更多的选择。

5. 高频开关与脉冲跳过操作

1.6MHz的开关频率加上脉冲跳过操作，有助于减少输出纹波，提高电源的稳定性。在对电源稳定性要求较高的电路中，这一特性能够保证设备的正常运行。

6. 可配置的停止有源放电

用户可以根据需要配置停止有源放电功能，这增加了电路设计的灵活性。

7. 小巧封装

SGM3804采用的WLCSP - 1.7×1.51 - 12B封装尺寸小巧，适合65132封装尺寸的应用，能够满足一些对空间要求苛刻的设计。

三、应用领域

SGM3804的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面：

1. 智能设备显示

在AMOLED/LCD智能手机、平板电脑和媒体播放器等设备中，SGM3804可以为显示屏提供稳定的正/负电源，确保显示效果的清晰和稳定。

2. 可穿戴设备

在可穿戴设备的显示和音频部分，SGM3804的小巧封装和高效率特性能够满足其对空间和功耗的要求。

3. 模拟前端电路

在需要正/负双轨电源的模拟前端电路（AFE）中，SGM3804可以提供可靠的电源支持。

四、电气特性

1. 输入电压与电流

输入电压范围为2.7V至5.5V，在不同的工作状态下，其供电电流和关断电流都有明确的参数规定。例如，在无负载且不进行开关操作时，供电电流典型值为0.4mA；在开关操作时，供电电流典型值为0.78mA；关断电流典型值为0.4μA。

2. 输出电压与精度

正、负输出电压范围分别为2.4V至6.4V和 - 6.4V至 - 2.4V，并且在不同的输出电压设置下，都有相应的电压精度指标。如在VIN = 3.7V，VPO = + 5.4V时，正输出电压精度为 - 60mV至 + 60mV。

3. 开关频率与电感电流

开关频率典型值为1.6MHz，电感峰值电流典型值为1.55A。这些参数对于电路的稳定性和性能有着重要的影响。

五、I2C接口特性

SGM3804的I2C接口具有多种时序特性，包括SCL时钟频率、SCL时钟的高低电平周期、数据设置和保持时间等。在标准模式和快速模式下，这些参数都有不同的要求。例如，在标准模式下，SCL时钟频率最大为100kHz，而在快速模式下，最大为400kHz。工程师在使用I2C接口进行通信时，需要严格按照这些时序要求进行设计，以确保通信的稳定性和准确性。

六、推荐组件与性能特性

1. 推荐组件

测试电路中推荐使用的组件包括10μF/08055C106KAT2A电容、SLF7055T - 4R7N3R1 - 3PF电感和22μF/C2012X7R1H226KT电容。这些组件的选择是基于SGM3804的性能要求和电路设计的优化考虑。

2. 性能特性

通过一系列的典型性能特性图表，我们可以了解到SGM3804在不同负载、输入电压等条件下的输出电压、效率等性能表现。例如，在轻负载和重负载情况下，输出电压的稳定性；在不同输入电压下，输出电压和效率的变化情况等。这些性能数据对于工程师在实际应用中评估和优化电路设计非常有帮助。

七、控制与逻辑

1. I2C传输格式

SGM3804的I2C传输格式包括寄存器地址自动递增和写入单个寄存器等方式。通过这些传输格式，用户可以方便地对寄存器进行操作，实现对输出电压等参数的设置。

2. 寄存器地址映射与位描述

寄存器地址映射和位描述详细说明了各个寄存器的功能和作用。例如，0x00寄存器用于设置正轨电压代码，0x01寄存器用于设置负轨电压代码，0x03寄存器用于控制负轨电压偏移和正、负轨放电功能。工程师在进行编程时，需要根据这些寄存器的功能和位描述来正确设置参数。

八、封装与订购信息

SGM3804提供了详细的封装信息，包括封装外形尺寸、推荐焊盘图案等。同时，不同型号的产品在订购信息中也有明确的规定，如SGM3804 - 0的订购编号为SGM3804 - 0YG/TR，采用带盘包装，每盘3000个。在订购和使用时，工程师需要根据实际需求选择合适的型号和封装。

九、注意事项

1. 过应力警告

使用SGM3804时，要注意避免超过绝对最大额定值的应力，否则可能会对器件造成永久性损坏。长时间处于绝对最大额定值条件下，还可能影响器件的可靠性。

2. ESD敏感性警告

由于该集成电路对ESD比较敏感，在处理和安装时需要采取适当的防护措施，否则可能会导致器件性能下降甚至完全失效。特别是对于一些精密的应用，即使是微小的参数变化也可能导致器件无法满足规格要求。

SGM3804作为一款功能强大的单电感正/负双输出降压/升压转换器，在电源管理领域具有很大的应用潜力。工程师们在设计电路时，可以根据其特性和应用要求，合理选择和使用该器件，以实现高效、稳定的电源供应。大家在使用SGM3804的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。