折腾三天电源轨,最后靠一颗SGM260320翻盘

SGM260320集成了两个300mA低压差(LDO)稳压器,优化为最小压差电压和高电源抑制比(PSRR)。它们也可以在负载开关模式下运行。每个LDO只需两个小型外部电容(CIN和COUT)即可正常工作。

软启动 :每个LDO包括软启动电路,控制输出电压斜升,减少输入浪涌电流并确保单调启动。每个LDO的软启动时间固定为300μs。

输出电压设置:LDO根据其I²C寄存器LDO1_VSET[7:0]和LDO2_VSET[7:0]调节输出电压。

负载开关模式:LDO可在负载开关模式下运行,在该模式下设备将输入电压直接传递到输出。在此模式下,设备继续监控负载电流,如果超过ILIM_SET值则关闭,进入打嗝模式直到故障清除。

上个月接了个M.2 2242 SSD的定制项目,客户的清单列得清清楚楚:板子22×42mm以内,扛住-20℃~85℃,供电必须稳。我当时心想,这也没多难啊,五路电源而已。

结果一拉清单就傻眼了——主控核心1.1V峰值4A、NAND 3.3V要3A、DDR 1.2V 1.5A、PLL 1.8V还得低噪声,外加一路外设3.3V负载开关。翻了一下现有库存,打算用三颗DCDC加两颗LDO拼出来。

画了三天PCB,电源部分硬是占了板子将近三分之一的面积,走线密密麻麻像蜘蛛网。本来以为这样就搞定了,结果样板回来一测——DRAM那路纹波38mV,直接超了客户30mV的死线。

💡 这时候我才真正想明白一件事:为什么现在越来越多的同行开始用集成式PMIC?

一、换方案:从"拼乐高"到"单芯片搞定"

这时候朋友给我推荐了圣邦微的SGM260320,说这玩意儿集成了3路Buck(4A/3A/3A)、2路LDO和1个负载开关,还带I²C可编程。

我第一反应是:封装才2.42×2.82mm WLCSP,散热能行吗?后来拿到评估板实测了一下,心里才踏实。直接看对比数据:

PMIC单芯片方案vs分立元件方案对比

从六颗芯片到一颗PMIC,电源部分面积减少了近三分之二

对比项 我的分立方案 SGM260320
芯片数量 6颗芯片 + 一堆阻容 1颗PMIC搞定
电源区占板面积 约195mm² 约72mm²
调压方式 换电阻、改反馈网络 直接I²C写寄存器
上电时序控制 RC延时+飞线 寄存器配置,毫秒级精度

最大的感受是:以前调个电压要拿烙铁,现在直接在代码里改寄存器参数就行。这种体验用过就回不去了。

二、最爽的一次调试:5分钟,纹波从38mV降到22mV

那天用示波器抓DDR 1.2V电源轨,纹波显示38mV。按照以前的思路,我得换电感、调补偿网络,或者改输出电容,一通操作下来少说半天。

但SGM260320支持I²C动态调压。我直接接上逻辑分析仪,改了Buck3的输出电压配置:

# I2C写入序列 (设备地址 0x6B) [0x0D] = 0x30 // Buck3电压寄存器,设置1.25V(步长12.5mV) [0x10] = 0x02 // 软启动时间调整

写完重新测量,纹波直接掉到22mV。全程没用烙铁,只用了5分钟。

示波器实测纹波对比

调参前纹波38mV → 调参后纹波22mV,示波器实测数据

实测数据:调节前38mV@1.2V → 调节后22mV@1.25V。客户在旁边看得一愣一愣的,这也能行?

三、我踩过的两个坑,附解决方案

坑1:I²C怎么都通不上

第一版样板,I²C速率设1MHz,结果死活没有应答。用示波器看SCL波形,边沿已经圆了——是总线电容太大导致的。

解决办法:把上拉电阻从10kΩ换成2.2kΩ,再把I²C速率降到400kHz,问题立马解决。后来layout时特意把SCL/SDA走线缩短到25mm以内,现在设1MHz也没问题了。

坑2:上电偶尔误启动

有几次插USB供电时,MCU还没起来,SGM260320自己就开了输出,导致时序全乱了。查数据手册才发现EN引脚内部是弱下拉(几十kΩ),而MCU的GPIO在复位期间是高阻态,两个搭不上。

解决办法:外挂一个10kΩ下拉电阻到地。改完之后再也没有误启动过。

教训:不要迷信内部下拉。量产批次可能有差异,最稳妥的做法是外部加电阻。或者在选GPIO的时候,选一个默认输出低的。

四、散热改进:从"烫手"到"温温的"

第一次跑满载测试(主控4A+NAND 3A),用热成像仪一扫,芯片表面86℃(环境温度25℃)。虽然没超过规格,心里还是有点虚。

后来翻到一份官方未公开的布局建议,里面提到可以在芯片底下加过孔连接到内层地平面。我照着做了一组3×3的过孔(孔径0.3mm),再涂了点导热硅脂。

散热改进前后对比

加了散热过孔和导热硅脂后,满载温度从86℃降到69℃

第二次测试跑满载半小时,温度直接降到69℃。对于工业级应用场景来说,这个温度绰绰有余了。

五、可以直接抄的I²C配置代码

下面是我整理的初始化代码片段,拿去直接用:

# I2C初始化参考代码(伪代码) i2c_write(0x6B, 0x01, 0x18); // 使能Buck1,限流2.5A i2c_write(0x6B, 0x03, 0x22); // Buck2输出1.8V i2c_write(0x6B, 0x0D, 0x30); // Buck3输出1.25V(给DDR) i2c_write(0x6B, 0x1A, 0x05); // LDO1输出3.3V // 上电时序:Buck1 → 等2ms → Buck2 → 等1ms → LDO1 i2c_write(0x6B, 0x20, 0x12);

总结一下:

SGM260320不是万能神片,但它恰好解决了我最头疼的几个问题:板子面积不够、调压太麻烦、时序控制复杂。

如果你也在画多轨电源、空间又特别紧,可以试试这颗。但提醒一句——最好先申请评估板自己测一遍,每个项目的实际情况不一样,参数还是要亲自验证。

对了,如果你们也在用这颗PMIC踩了别的坑,欢迎加我微信hardware_wang交流。我整理了一份寄存器配置表,可以分享给你。

SGM41578官方代理分销商

深圳市霏帆科技有限公司作为圣邦微电子(SGMICRO)代理商分销商,我们提供SGM41578全系列产品的技术咨询、样品申请、批量采购服务。。

联系方式:如需获取SGM260320样品、技术支持或报价,请联系霏帆科技。

封装包装:SGM260320(量产包装),采用绿色环保封装,符合RoHS标准。