SGM38120：7通道LDO PMIC的卓越之选

在电子设备的电源管理领域，SGM38120作为一款7通道LDO PMIC，凭借其丰富的功能和出色的性能，成为众多应用的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

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1. 芯片概述

SGM38120集成了两个低 dropout NMOS LDO 通道和五个高 PSRR、低噪声 PMOS LDO 通道，能够满足不同的电源需求。它拥有高优先级的 RESET_B 引脚用于硬件复位，INT 引脚用于中断指示，还具备 I2C 通信外设，方便与其他设备进行通信和控制。该芯片的工作温度范围为 -40℃ 至 +85℃，采用 Green WLCSP - 1.83×1.51 - 20B 封装，具有良好的散热性能和较小的体积，适合应用于便携式设备、智能可穿戴设备以及健康监测设备等。

2. 关键特性剖析

2.1 各通道输出能力

• LDO1 和 LDO2：具备 1.4A 的输出电流能力，输出电压可编程，范围从 0.528V 到 1.504V，以 8mV 为步长进行调整，输入电压范围为 0.7V 至 2.0V，输出电压精度可达 1.3%。这使得它们非常适合为对电源要求较高的传感器 DVDD 供电。
• LDO3、LDO4 和 LDO6：输出电流能力为 500mA，输出电压可编程范围是 1.504V 到 3.544V，同样以 8mV 为步长。输入电压范围为 1.8V 至 5.5V，在 1kHz 时对 VSYS 的 PSRR 可达 105dB，1MHz 时为 70dB，LDO3 和 LDO4 的典型噪声为 (15 mu V{RMS })，LDO6 为 (17 mu V{RMS })。这些通道可用于 AVDD、AF、IO 和 OIS 等电路。
• LDO5 和 LDO7：输出电流能力为 750mA，输出电压可编程，除了 1.504V 到 3.544V 以 8mV 为步长调整外，还可通过 I2C 编程设置为 1.2V。输入电压范围和 PSRR 特性与 LDO3、LDO4 和 LDO6 类似，典型噪声为 (17 mu V_{RMS })，也可用于 AVDD、AF、IO 和 OIS 等电路。

2.2 保护功能

• 过温保护（OTP）：当芯片温度超过设定阈值时，会触发过温保护，确保芯片安全运行。
• 输出过流保护（OCP）：防止输出电流过大，保护芯片和负载设备。
• 欠压保护（UVP）：当输出电压低于设定阈值时，保护电路会动作，避免设备因电压不足而损坏。
• 欠压锁定保护（UVLO）：监测输入电压，当输入电压低于设定值时，芯片进入锁定状态，防止异常工作。

2.3 通信与控制

• I2C 通信外设：默认从地址为 0x35，可通过 I2C 进行配置，方便与其他设备进行通信和控制。
• 故障中断：当芯片出现故障时，会通过 INT 引脚发出中断信号，提醒系统进行相应处理。

3. 电气特性详解

3.1 输入电压范围

• 系统输入电压范围（VSYS）为 2.5V 至 5.5V，VIN12 输入电压范围为 0.7V 至 2.0V，VIN34、VIN5 - 7 输入电压范围为 1.8V 至 5.5V。这些输入电压范围确保了芯片能够适应不同的电源环境。

  3.2 欠压锁定阈值

  不同输入电压的欠压锁定阈值在上升和下降过程中有所不同，例如 VSYS 上升时的欠压锁定阈值为 2.3V 至 2.42V，下降时为 2.2V 至 2.31V。这些阈值的设置能够有效保护芯片在电压波动时的正常工作。

  3.3 电流相关参数

• 关机状态下，不同引脚的供电电流非常小，如 RESET_B 为低电平时，VSYS 上的电流典型值为 0.25μA，VIN12 和 VIN34、5 - 7 上的电流典型值为 0.01μA。
• 睡眠模式和待机模式下的供电电流也有明确的参数，睡眠模式下典型值为 1.5μA，待机模式下典型值为 43μA。
• 各 LDO 通道在无负载时的静态电流典型值为 77μA 至 115μA，所有 LDO 开启且无负载时的总静态电流典型值为 270μA 至 370μA。

3.4 输出电压特性

各 LDO 通道的输出电压范围、默认值、步长和精度都有详细规定。例如 LDO1 和 LDO2 的输出电压范围为 0.528V 至 1.504V，默认值为 1.2V，步长为 8mV，精度在不同条件下有所不同。

3.5 其他特性

还包括各 LDO 通道的压降、电流限制、输出保护、PSRR、噪声、调节和瞬态性能、软启动时间、短路保护等特性，这些特性共同保证了芯片的稳定运行和高性能输出。

4. 典型应用电路

文档中给出了 SGM38120 的典型应用电路，通过合理配置输入输出电容和连接各引脚，可以实现芯片的正常工作。例如，在 VIN12 引脚需要连接 2.2μF 的电容，各 LDO 输出引脚需要连接 4.7μF 的电容等。这些电容的选择和配置对于稳定输出电压和减少噪声非常重要。

5. 详细功能解析

5.1 启动和关闭行为

• 硬件 RESET_B 引脚具有高优先级，在启动任何 LDO 调节器之前，应将其设置为高电平。
• 7 个 LDO 调节器可以通过将 LDOx_EN 位设置为高电平来启动，当 LDOx_SEQ[2:0] 分别等于 ‘000’ 时即可。此外，还可以通过配置 LDOx_SEQ[2:0] 到特定的时间槽编号，并将 SEQ_CTRL 设置为 ‘01’，实现 LDO 调节器的顺序输出。
• 关闭芯片有三种方法：将硬件 RESET_B 引脚拉低；如果 LDOx_EN 位启用，将 EN 位设置为低电平；如果 SEQ_CTRL 位启用，将 SEQ_CTRL 设置为 ‘10’。

5.2 使能寄存器控制

LDOx 通道的启动和关闭可以通过使能控制寄存器（LDOx_EN 位）进行控制，但前提是 LDOx_SEQ[2:0] 位设置为 ‘000’。在输出之前，用户可以通过输出电压电平定义寄存器修改每个通道的电压电平。

5.3 序列使能控制

SGM38120 的序列使能功能允许输出以特定的时序顺序上电和断电。每个输出需要预先配置一个时间槽来激活序列使能功能。当通过 SEQ_CTRL 写入 2 位代码 ‘01’ 激活序列启动功能时，SEQ_COUNT 会立即开始递增。当 LDO 遇到其时间槽小于或等于 SEQ_COUNT 时，LDO 将被激活。时间槽的持续时间可以通过 SEQ_SPEED 进行控制，SEQ_COUNT 的结束时间槽为 7。通过将 SEQ_CTRL 写入 2 位代码 ‘10’ 可以启动序列关闭行为，此时 SEQ_CNT 会以 SEQ_SPEED 配置的间隔从 7 降至 0。当 LDO_SEQ 的时间槽大于 SEQ_COUNT 值时，LDO 将被关闭。

5.4 热保护

芯片具有两种热保护功能：过热警告（TSD_WRN）和过热关机（TSD）。当芯片温度超过 +128℃ 时，TSD_WRN 的中断和状态寄存器将变为高电平，但不会影响输出关闭；当芯片温度超过 +143℃ 时，TSD 的中断和状态寄存器将变为高电平，并且启动和关闭芯片状态寄存器 CHIP_SUSD 将变为高电平，导致所有输出关闭。

5.5 欠压锁定保护

芯片会检测 VSYS 和 VINx（x = 12, 34, 5, 6, 7）的欠压锁定情况。当 VSYS 欠压时，状态和中断寄存器会发出故障信号，所有输出将关闭；当 VINx 欠压时，相应的中断和状态寄存器将变为高电平，对应的 LDOx 将关闭。

5.6 输出过流和欠压保护

当发生输出过流或欠压故障时，OCP/UVP 状态将变为高电平。经过检测消抖时间（OCP 可通过寄存器调整，UVP 固定为 50μs）后，相关的 LDO 将关闭，其中断寄存器将变为高电平。在无故障关机模式（FLT_SDB = 1）下，OCP/UVP 故障不需要关闭任何 LDO，但 UVP/OCP 状态和中断寄存器将变为高电平。

5.7 输出故障恢复

芯片有三种系统故障（TSD_WRN、TSD、VSYS_UVLO）和三种单通道故障（VINx UVLO、LDOx OCP 和 UVP）。故障恢复取决于故障类型和关机次数。当系统故障 TSD 和 VSYS UVLO 发生时，芯片将在所有系统故障消失且至少间隔 20ms 后才能恢复，但如果系统故障计数器达到 4，芯片将永久关闭。对于单通道故障，输出将在 VINxUVLO 故障消失且至少间隔 20ms 后尝试恢复，在 OCP 和 UVP 故障恢复时，将在接下来的 20ms 尝试恢复。当单通道故障计数达到 4 时，该通道将永久关闭。

5.8 中断功能

硬件中断引脚用于指示系统故障和单通道故障。当故障的中断寄存器变为高电平且相关的故障屏蔽寄存器未设置时，外部中断引脚将变为高电平。高电平的中断引脚和故障中的中断位在读取中断寄存器之前不会复位。中断引脚具有开漏和推挽两种输出模式，可通过 INT_MODE_SEL 位进行配置，推挽模式下高电平可选择 1.2V 或 1.8V，默认值为 1.8V。

5.9 可调输出电流限制

可调输出电流限制在 0x02[6:0] 寄存器中设置。默认情况下，所有通道处于高电平电流限制状态。LDO1/2 的高电平电流限制为 1400mA，低电平为 1150mA；LDO3/4/6 的高电平电流限制为 500mA，低电平为 400mA；LDO5/7 的高电平电流限制为 750mA，低电平为 550mA。

5.10 输出放电功能

默认情况下，输出放电电阻均为 250Ω，可在放电电阻选择寄存器中进行配置。

5.11 软复位功能

复位寄存器为 0x11[7:4]，写入 4 位代码 ‘1011’ 可执行软件复位功能，该功能将复位从 0x00 到 0x1F 的寄存器。

5.12 可编程 I2C 地址选择

SGM38120 作为从设备，默认地址为 0x35。在 I2C_ADDR 寄存器中，还有其他三个可选的设备地址用于 I2C 通信。在一个或多个 SGM38120 应用中，需要调整 I2C 地址的应用应首先将 RESET_B 引脚拉高进行地址设置。通过软复位功能、RESET_B 引脚低电平状态和 VSYS 输入电压低于 1.8V 可重置编程的设备地址。

6. 寄存器映射

文档详细列出了 SGM38120 的寄存器映射，包括芯片 ID、版本、使能、输出电压定义、序列控制、放电电阻选择、中断、状态、屏蔽等寄存器。每个寄存器的位定义、默认值、类型和功能都有明确说明，方便工程师进行配置和控制。

7. 封装与订购信息

芯片采用 WLCSP - 1.83×1.51 - 20B 封装，工作温度范围为 -40℃ 至 +85℃。文档还提供了封装的外形尺寸、推荐焊盘图案、卷带和卷轴信息以及纸箱尺寸等详细信息，方便工程师进行 PCB 设计和产品采购。

SGM38120 以其丰富的功能、出色的性能和完善的保护机制，为电子设备的电源管理提供了一个可靠的解决方案。在实际应用中，工程师可以根据具体需求合理配置芯片的各项参数，以实现最佳的性能和稳定性。你在使用 SGM38120 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。