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    具備負載斷開功能的同步升壓轉換器SGM6612A
    2021-07-23

    關鍵詞:同步升壓轉換器;10A開關峰值電流;20V輸出電壓;2.2MHz的可編程電阻開關頻率;短路保護功能;過壓保護功能

    SGM6612A是一顆20V/10A同步升壓轉換器芯片,內置門驅動器用于驅動外部開關斷開負載。通過集成兩個15mΩ高/低邊側電源開關,SGM6612A可提供高達10A的開關峰值電流和20V輸出電壓,從而為包括便攜式揚聲器、液晶顯示器源驅動、功率放大器電源、電機驅動器電源及USB Type-C電源在內的便攜式設備提供一種高效率、小尺寸的電源解決方案。

    SGM6612A采用固定頻率峰值電流拓撲架構來調節輸出電壓,能夠以最小的輸出電容提供出色的線性和負載瞬態響應。中等或重載條件下,SGM6612A采用脈寬調制(Pulse Width Modulation,PWM)模式;輕負載條件下,SGM6612A進入自動脈沖頻率調制(Pulse Frequency Modulation,PFM)模式以提高效率。

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    圖1 SGM6612A功能框圖


    一顆出色的模擬芯片該具備怎樣的性能?

    從圖1可以看出,SGM6612A所需要的外部器件很少,并且還提供一個單獨的DISDRV引腳來驅動負載輸出端的外部P-MOS開關(Load Disconnect MOSFET),在設備關斷或輸出短路時能完全斷開輸入與輸出的連接。啟動時,DISDRV引腳內部提供一個對地的55μA電流源,利用該電流在偏置電阻上產生的電壓控制外部P-MOS開關。如果電感電流達到了短路保護電流限制閾值(典型值20A),或者輸出電壓降低到了正常輸出值的70%,SGM6612A將會終止工作同時進入打嗝(Hiccup)模式。在打嗝模式下,SGM6612A將提供90ms的關斷時間來緩解芯片的散熱,然后嘗試重新啟動。持續短路下,此關斷和重啟過程重復,并在短路條件解除后自動恢復。此外,該裝置還提供輸出過壓保護、電感限流保護和熱關機保護機制。

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    圖2 輸出短路保護


    圖3-圖8展示了SGM6612A(左)與競品(右)在不同條件下的性能對比:

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    圖3 電感3.3μH、輸出16V時不同負載的效率曲線對比


    不同輸入電壓下(設定16V),不同輸出負載下的輸出電壓(Output Voltage vs. Load),SGM6612A有更好的負載調整率。

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    圖4 不同輸入電壓、不同輸出負載下的輸出電壓對比


    在輸入電壓6V至14V、輸出電壓16V、開關頻率500kHz條件下,P-MOS連接在電路中,3A滿載輸出電流下的各項實測值。

    1)    輸出1A負載的紋波電壓時,左圖SGM6612A紋波電壓都在輸出值的0.5%以內

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    圖5 輸出1A負載的紋波電壓對比


    2)    負載變化瞬態響應


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    圖6 負載變化瞬態響應


    3)    輸出短路時的芯片響應

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        圖7 輸出短路時的芯片響應


    4)    輸出短路釋放后的實際響應



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    圖8 輸出短路釋放后的實際響應

     

    上述測試數據可以看出,SGM6612A支持最高2.2MHz的可編程電阻開關頻率;采用峰值電流控制拓撲以保護器件在升壓運行階段不會過載;具有短路保護功能和過壓保護功能;在輕載條件下自動強制PFM模式,通過降低開關損耗來提高效率,最高效率可達95%。

    特征

    • 輸入電壓范圍:2.7V至16V;

    • 輸出電壓范圍:4.5V至20V;

    • 高達10A可編程電阻器電流限制;

    • 集成兩個15mΩ低導通電阻內部電源開關;

    • 在輸入電壓7.2V、輸出電壓16V、輸出電流2A時,效率高達95%;

    • 電阻器開關頻率可編程,高達2.2MHz;

    • 用于負載斷開的門驅動器;

    • 自動切斷短路保護功能;

    •  過電壓保護;

    • 輕載自動脈沖頻率調制模式;

    • 綠色TQFN-3×3.5-13L封裝。

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