SGM2209：高性能負(fù)輸出線性穩(wěn)壓器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。一款性能出色的線性穩(wěn)壓器能夠?yàn)楦鞣N電子設(shè)備提供穩(wěn)定、干凈的電源，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。今天，我們就來(lái)深入了解一下SGMICRO推出的SGM2209 -24V, -500mA低噪聲、高PSRR負(fù)輸出線性穩(wěn)壓器。

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一、產(chǎn)品概述

SGM2209是一款低功耗、低噪聲、快速瞬態(tài)響應(yīng)且低壓差的線性穩(wěn)壓器，能夠提供 -500mA 的輸出電流。其輸入電壓范圍為 -2.7V 至 -24V，可調(diào)輸出電壓范圍為 -1.2V 至 (-VIN + VDROP)。此外，該穩(wěn)壓器還具備邏輯控制關(guān)機(jī)模式、短路電流限制和熱關(guān)斷保護(hù)等功能，并且在禁用狀態(tài)下具有自動(dòng)放電功能，可快速釋放 Vout。

SGM2209提供了Green TDFN - 2×2 - 6AL、TDFN - 3×3 - 8L 和 SOT - 23 - 5 三種封裝形式，工作溫度范圍為 -40℃ 至 +125℃，適用于多種工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備、通信和基礎(chǔ)設(shè)施、精密放大器以及 ADC 和 DAC 電路等應(yīng)用場(chǎng)景。

二、產(chǎn)品特性

1. 寬輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為 -2.7V 至 -24V，能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。

2. 多種固定輸出電壓選項(xiàng)

提供 -1.2V、 -1.5V、 -1.8V、 -2.5V、 -2.8V、 -3.0V、 -3.3V 和 -5.0V 等多種固定輸出電壓，滿足不同應(yīng)用的需求。

3. 可調(diào)輸出電壓

可調(diào)輸出范圍從 -1.2V 至 (-VIN + VDROP)，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活調(diào)整。

4. 高精度輸出電壓

輸出電壓精度在 +25℃ 時(shí)為 ±1%，在 -40℃ 至 +125℃ 溫度范圍內(nèi)為 ±1.5%，確保了輸出電壓的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

5. 低靜態(tài)電流

在 -500mA 負(fù)載下，靜態(tài)電流低至 -1.2mA（典型值），有助于降低功耗，延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。

6. 低壓差電壓

在 -500mA 負(fù)載、VOUT = -3.0V 時(shí)，壓差電壓低至 -345mV（典型值），提高了電源轉(zhuǎn)換效率。

7. 低噪聲

在不同輸出電壓下，輸出噪聲均處于較低水平，如 VOUT = -1.2V 時(shí)為 10.5μVRMS（典型值），VOUT = -2.5V 時(shí)為 12μVRMS（典型值），VOUT = -5.0V 時(shí)為 16μVRMS（典型值），適用于對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用。

8. 高 PSRR

在 10kHz、VOUT = -2.5V 時(shí)，PSRR 為 -60dB，能夠有效抑制電源紋波和噪聲，提高電源質(zhì)量。

9. 正或負(fù)使能邏輯

支持正或負(fù)使能邏輯，方便用戶根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行控制。

10. 保護(hù)功能

具備電流限制和熱保護(hù)功能，能夠有效保護(hù)設(shè)備免受過(guò)載和過(guò)熱的影響。同時(shí)，輸出自動(dòng)放電功能可在設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)快速釋放輸出電壓，提高了系統(tǒng)的安全性。

11. 小尺寸陶瓷電容穩(wěn)定性

使用小尺寸陶瓷電容即可保持穩(wěn)定，減小了電路板的尺寸和成本。

12. 低關(guān)機(jī)電源電流

關(guān)機(jī)狀態(tài)下，電源電流低至 -1.1μA（典型值），進(jìn)一步降低了功耗。

三、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了典型應(yīng)用電路示例，輸入電壓 VIN = -8V，輸出電壓 VOUT = -5V。電路中使用了 2.2μF 的輸入電容 CIN 和輸出電容 COUT，通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)，可以確保穩(wěn)壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于固定輸出電壓版本和可調(diào)輸出電壓版本，電路的連接方式略有不同，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

四、封裝與訂購(gòu)信息

SGM2209提供了多種封裝形式和不同的輸出電壓選項(xiàng)，每個(gè)型號(hào)都有對(duì)應(yīng)的訂購(gòu)編號(hào)、封裝標(biāo)記和包裝選項(xiàng)。用戶可以根據(jù)自己的需求選擇合適的封裝和型號(hào)。例如，TDFN - 2×2 - 6AL 封裝的 SGM2209 - 1.2 型號(hào)，訂購(gòu)編號(hào)為 SGM2209 - 1.2XTDI6G/TR，包裝形式為 Tape and Reel，每盤 3000 個(gè)。

五、電氣特性

文檔詳細(xì)列出了 SGM2209 的各項(xiàng)電氣特性參數(shù)，包括輸入電壓范圍、輸出電壓精度、反饋電壓、壓差電壓、輸出電流限制等。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。例如，在不同輸出電流下，輸入電壓范圍會(huì)有所不同；輸出電壓精度在不同溫度和負(fù)載條件下也會(huì)有一定的變化。

六、典型性能特性

通過(guò)一系列的圖表展示了 SGM2209 的典型性能特性，如開(kāi)啟特性、線路瞬態(tài)響應(yīng)、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、電源抑制比與頻率的關(guān)系、輸出噪聲密度與頻率的關(guān)系等。這些特性直觀地反映了穩(wěn)壓器在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，幫助工程師更好地了解和使用該產(chǎn)品。例如，從負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)圖表中可以看出，當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓能夠快速恢復(fù)穩(wěn)定，具有良好的瞬態(tài)響應(yīng)性能。

七、應(yīng)用信息

1. 電容選擇

輸入電容 CIN 和輸出電容 COUT 的選擇對(duì)于穩(wěn)壓器的性能至關(guān)重要。輸入電容應(yīng)選擇 2.2μF 或更大的 X7R 或 X5R 陶瓷電容，并盡可能靠近 VIN 引腳連接，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。輸出電容同樣應(yīng)選擇 2.2μF 或更大的 X7R 或 X5R 陶瓷電容，且最小有效電容為 1.5μF。同時(shí)，要考慮溫度、直流偏置和封裝尺寸對(duì)電容有效電容的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留足夠的余量。較大電容值和較低 ESR 的輸出電容有助于提高高頻 PSRR 和改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

2. 使能引腳操作

EN 引腳用于在正常工作條件下啟用和禁用 VOUT 引腳。當(dāng)使用自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，將 EN 引腳連接到 VIN 引腳。當(dāng) EN 相對(duì)于 GND 為 ±2.0V 時(shí)，設(shè)備處于激活狀態(tài)；當(dāng) EN 為 0V 時(shí)，設(shè)備處于關(guān)機(jī)狀態(tài)。此時(shí)，一個(gè)約 200kΩ 的放電電阻連接到 VOUT 引腳，將 VOUT 引腳拉至 GND。SGM2209 的 EN 引腳為雙極性，使能電壓可以為正或負(fù)，并且具有典型的滯后特性，可防止因 EN 引腳噪聲導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)振蕩。

3. 可調(diào)穩(wěn)壓器

對(duì)于 SGM2209 - ADJ 型號(hào)，可以通過(guò)使用電阻分壓器來(lái)設(shè)置輸出電壓。選擇 RFB2 小于 120kΩ 以保持 10μA 的最小負(fù)載，輸出電壓可以通過(guò)公式 (V{OUT }=-1.2 V timesleft(1+R{FB 1} / R_{FB 2}right)) 計(jì)算得出。

4. 輸出電流限制和短路保護(hù)

當(dāng)發(fā)生過(guò)載事件時(shí)，輸出電流會(huì)被內(nèi)部限制在 -1.05A（典型值）。當(dāng) VOUT 引腳短路到地時(shí)，短路保護(hù)將輸出電流限制在 -360mA（典型值），有效保護(hù)設(shè)備免受損壞。

5. 熱關(guān)斷

SGM2209 能夠檢測(cè)芯片溫度，當(dāng)芯片溫度超過(guò)熱關(guān)斷閾值時(shí)，設(shè)備將進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)，直到芯片溫度降至 +140℃ 才會(huì)恢復(fù)正常工作，確保了設(shè)備的安全性和可靠性。

6. 功率耗散

SGM2209 的功率耗散 (P{D}) 可以通過(guò)公式 (P{D}=(V{IN }-V{OUT }) ×I{OUT }) 計(jì)算。最大允許功率耗散 (P{D(MAX)}) 受多種因素影響，包括結(jié)溫與環(huán)境溫度的差值、封裝熱阻、環(huán)境氣流速率和 PCB 布局等，可以通過(guò)公式 (P{D(MAX)}=left(T{J(MAX)}-T{A}right) / theta{J A}) 近似計(jì)算。

7. 布局指南

為了獲得良好的 PSRR、低輸出噪聲和高瞬態(tài)響應(yīng)性能，輸入和輸出旁路電容應(yīng)分別盡可能靠近 VIN 引腳和 VOUT 引腳放置，以減少線路電感和噪聲干擾。

八、總結(jié)

SGM2209 是一款性能卓越的負(fù)輸出線性穩(wěn)壓器，具有寬輸入電壓范圍、多種輸出電壓選項(xiàng)、高精度、低噪聲、高 PSRR 等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備完善的保護(hù)功能和良好的瞬態(tài)響應(yīng)性能。在設(shè)計(jì)電子設(shè)備時(shí)，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的封裝和型號(hào)，并遵循應(yīng)用信息中的建議進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和布局，以充分發(fā)揮 SGM2209 的性能優(yōu)勢(shì)，為設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電源。

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