【应用】国产UTQFN超小体积电平转换芯片SGM4574应用于研究所通信处理板有效节约布板空间，速率最高可达24Mbps

时间： 2020-07-07 来源：世强

技术问答

现在很多处理器的工作电压都越来越低，很多处理器的接口电压也从以前的3.3V降低到了1.8V，为了与3.3V的外设进行连接，就需要进行电平转换。SGM4574是圣邦微电子的一个电平转换芯片，集成了4个通道，电压可以支持1.2V到5.5V范围，可以涵盖目前常用的信号电平范围，而UTQFN封装的体积只有1.8mmx1.8mm，可有效节约pcb布板空间。

本文以实际设计案例说明SGM4574的使用方法。该项目是某研究所的通信处理板，处理器为国产飞腾2000，内核为ARM，共有4个核心，主频为2.6GHz。板卡框图如下所示。

图 1 板卡框图

飞腾处理器采用高速连接器与背板进行连接，主要提供的信号有PCIe，作为高速扩展通道，可以连接外部的视频显示卡、NVME存储卡、PCIe网卡等设备；两个RGMII接口可以外接PHY芯片组成两个以太网接口作为网络通信使用；I2C、SPI和UART用于连接其他器件作为配置、调试等低速通信使用。飞腾处理器所有IO信号电压都是1.8V，而大多数外设器件的工作电压都是3.3V，因此需要将1.8V的信号转换为3.3V供外围器件使用。

SGM4574作为一款国产双向电平转换器件，其主要参数如下。

表 1 SGM4574主要参数

我们的设计要求是把1.8V的IO信号转换为3.3V，因此SGM4574的电压范围可以满足要求；另外需要转换的信号有UART、SPI和I2C。其中UART速率为115200bps、SPI速率为5Mbps、I2C速率为400Kbps。I2C总线比较特殊，为开漏输出，一般的电平转换器件不支持该类型的总线转换，像圣邦微的SGM4564就不支持开漏总线的电平转换。这也是选型时需要特别注意的一个地方。用于I2C总线的电平转换，器件必须支持开漏输出模式，否则I2C总线就不能正常工作。板卡要求的工作环境温度为-40~+80℃，所以器件的工作温度也能满足要求。

此外，SGM4574的引脚排列如下图所示

图 2 SGM4574引脚图

从上图可以看出UTQFN封装的引脚排列比较规则，输入输出信号分布在器件相对的两侧，这样很方便PCB走线。而且UTQFN体积也是最小的，只有1.8mmx1.8mm。此外该板卡尺寸只有100mmx100mm，器件很多，很密集，所以器件的体积也是需要考虑的一个因素。

另外SGM4574集成了4个转换通道，可以同时完成4个信号的转换，节约PCB布板空间。

通过以上分析，我们决定采用SGM4574作为该项目中的电平转换器件。

SGM4574的部分原理图设计如下所示。

图 3 SGM4574原理图

左边为飞腾处理器的部分电路，右边为SGM4574的电平转换电路。SGM4574的外围电路并不复杂，只需要在VA和VB电源处外接2个电容即可。需要注意的地方是其OE引脚的电压必须和VA电压保持一致，否则可能会工作异常。SGM4574内部已经集成有10K欧姆的上拉电阻，但是如果用于I2C总线应用，最好预留外部上拉电阻，因为如果I2C总线工作在400bps速率，而且走线很长的话，10K欧姆的上拉电阻可能导致I2C总线上升时间过长而导致通信不正常。

SGM4574的pcb设计图如下所示。

图 4 SGM4574 PCB设计图

上图中最左边为高速连接器，U12、U13、U15即为三颗SGM4574。SGM4574的PCB设计并没有什么特殊要求，只需要将VA、VB外接的去耦电容靠近引脚放置即可，如图中蓝色框所示。

板卡的实物图如下所示。

图 5 SGM4574实物图

图中可以看出SGM4574的体积和SOT23的封装还要稍微小一点，该板卡上用了多颗SGM4574进行电平转换，小体积对节约PCB空间起到了很大的作用。

通过实际测试，SGM4574工作稳定，完全可以满足低速信号接口的电平转换要求。

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全部评论（1）

木chen Lv8. 研究员 2020-09-01

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描述- 圣邦微SGMICRO与TI/ADI/MAXIM/LT/Onsemi/ST/Microchip/Nexperia/MPS/TOSHIBA/ROHM/RICHTEK/SILERGY/ABLIC/Renesas/Diodes/NXP/NJM/Infineon/Allegro 等品牌的信号链、电源芯对照表。

型号- SY8388,SN74HC541,A3981,IR44273,74AVC8T245Q,TS3A24159,TS3A24157,FAN3100,SLG88103,ADA4622-2,SLG88104,ADA4622-1,SGM2560,NA199,SGM2564,TSL6002,LMR23620,SGM48017C,LM431,FAN49103,MAX4282,SGM61220,BD9A201,74HC595,TLV3542,TLV3541,TS3A4751,TLV522,LMR23630,FAN53611,TC7SZ14FU,74LCX04,NCS21803,HCF4051,NCS21801,HCF4052,74LCX08,HCF4053,TSC214I,TLV3544,LMP2022,TSB611,NL27WZ04,SGM2588,FAN53601,SN74HC573,SN74HC574,INA333,TSU101,TSC213I,TSU102,NTMFS4C10N,UCC27531-Q1,TSU104,RT8293,74HC573,74HC574,SGM621,RT8290,SGM41600,TSB621,SGM620,SGM2572,SGM41603,SGM2571,SGM2576,SGM2575,SGM2578,SGM8T245S,RT8296,NL17SG07,SGM8557-1,TSU111,SGM8557-2,TSU112,ESD103-B1-02,INA321,TLV2242,TLV2241,SGM2205-12XK3G,ISL28118,OPA2277,BU30TD2,LM5109,BQ25619,SGM48013C,BQ25618,INA317,BQ25611,SGM62110,SGM62112,FSA4157,TPS76933,SGM2593,XB6091IS,BQ25601,TPS76950,BQ25600,SGM61230,TXS0104,TXS0102,SGM61232,SGM61234,TLV8801,TXS0101,SGM61233,74HC123,SGM5349-16,TLV62084,SGM431V,LTC2054,TPS51200,LTC2050,TLV8812,TLV8811,SGM61235,TLV8802,RT8253,BD9D323,BD9D322,AD5541,PMPB27EP,TPS54302,SGM4553YXET,LM7322,SGM8706,LM7321,SGM8707,SGM8701,MAX4664,LPV7215,SGM12UB1D2,AP2191,SGM3001,SGM42513,74LVC245A,SGM3005,TPS61099,SGM3002,SGM8276-2,TPS7A8300,SGMOP17C,TPS2553,ISL28130,TPS2556,TPS2557,SGM42403Q,SGM42553,BD6222,SGM8255B-2,ISL28134,74AHC1G08GV,TPS2551,74HC165,SGM62116,SGM62118,SGM62117,TPS3852-Q1,MAX4684,74HC164,AP2172,A3916,AP2171,TPS560430,A3918,BQ25638,SGM8709,U74LVC126,MP8676,SGM61280,MCP6V16,SGM42544,NCP718,LMX331,LMR36520,LM27761,TC7SZ32FU,SN74LVTH162373,ADM708,ADM707,SGM38042,SGM38046,TPS54340,MAX4230,TPS3823,LM2904,TC74VHC138,LM2902,LM2903,SGM8740,SGM2077A,SGM8742,SGM2077B,SGM8743,PESD5V0F1BSF,SGM41515A,MIC5209,LPV802,LPV801,SGM8748,SGM8749,NLAS44599,TPS54336,SGM40666A,SGM8746,TC74VCX16245,TPS54331,74LCX32,TPS54335,SGM41513D,SGM41513A,MCP6406,FTL75939,OPA548,SGM8957-1,MCP6402,SGM8957-2,TLV6208,SGM5223,MAX4232,TC74LCX16244,MAX4231,TPS3808,SN74LVC2T45,OPA2333P,MAX4236,SGM8551XN,TPS3840,TPS54320,SGM48018C,OPA990,RT4730,SGM41512A,SGM8745X,SN74AHC1,MAX9938,74LVTN16244,74LVTN16245,LPV821,SGM48019C,MCP6V52,MCP6V51,RT4723,OPA2210,TLV755P,SN74AC244,MCP6V54,AW2027,SGM8604-2XTDU8G,SGM8750,LPV812,LPV811,AD8534,SGM41283,SGM5353-16,AP2120,AD8539,AD8538,74LVC125,MCP6V69,74LVC126,SGM41285,DRV8313,MCP6V67,SN74LVC2G66,SGM7SZ244S,CAT4104,TS321,SGM8429C-4,AD5593R,SGM61430A,MP28373,MP5121,TMP108,74LVT16373,SGM8304,MAX40078,AD8541,74LVT16374,MCP6442,TMP103,TMP102,MP9943,MP9942,AP2112,MCP6V79,NCV890100,SGM13003A,MCP6V76,STSPIN250,MCP6V77,74LVTH125,SGM8770,AP2114,SGM38042B-1,LM2841,AD8513,AD621,AD620,NCS20034,SGM65230,NCS20032,AD623,AD8515,SGM65231,AD627,TC7SPN334,SGM13002A,SGM8477-1,SGM2035C,SGM41291,SGM2036S,MCP6V96,TUSB320,74LVC138,SGM7SZ245S,SGM8958-2,SGM41296,SN74CBT3245,MP9928,SGM41298,SGM8958-1,SGM6132,MAX4736,SGM6130,AD8532,AD8531,MAX4730,TPS3422,SGM833A,MCP6472,SGM833B,TLV1702,SGM7SZ32,SQ27403,MC74LVC74,TPS3420,TPS3421,TP2011,SGM2037H,MUX36S08,BISS0002,MC74AHC08,74LVC373A,TPS2595XXDSG,MCP6001,TPS3895,AD8502,TPS3896,TPS3897,AD8500,MCP6002,TPS3898,AP2151,SGM41282C,TPS3899,AD8506,AD8505,TLV7021,SGM832A,TP2025,MC33074,TP2021,MCP6004,MCP6006,LT7183,74LVC374A,AP2141,SN74LVC2G04,MCP6492,74LVC1G126,74LVC1G125,SGM48535B,SGM7SZ14,SGM48535A,SGM48752X,TPS2596,BU28TD2WNVX,AS179,XC6201,SGM15CB1A4,XC6206,TC7WZ04,SN74LVC2G14,MCP6022,SGM2210P,SGM7SZ08,MCP6024,SGM834A,SN74LVC2G17,MCP6021,SGM834B,SGM7SZ04,MP2497,SGM7SZ00,IRL44273LPBF,SGM48753X,SGM48754X,AD5592R,TLV61046A,TPS7A8400,SGM48753,SY8301,SGM48754,SQ24335,SGM2211S,SGM48757,ISL21080,SGM48759,SY8303,MCP6032,MCP6031,SGM48751,SGM48752,SGMNQ07430,SGM61720,TSV911,TSV912,TSV914,SN74AVC16T245,MP2490,SGM05UB1B3,LPV324,OPA4379,OPA4374,HD3SS3412,MCP6044,OPA4376,OPA2192,MCP6041,74VHC244,LMR16030,74AHCT595,APD7118,OPA2197,TPS62730,MCP6042,OPA2196,SN74AVC8T245,SN74LVC157,OPA2191,ADG509,ADG508,SGM8478-1C,FSA2457,TMUX415,TC7SZ00,LM1117,AD8599,TPS62743,TSV6192,SN74LVC125,SGM706S,SN74LVC126,RT6160,TPS76901,TC7SZ07,SGM2564A,TLV707P,NTMFS4C06N,MP2451,TS393,LMH6643,TC74VCX164245,SN74LVC138,SGM48760,SGM25662,MIC708,MCP6061,MP2460,LME49726,RT6150,MIC706,SN74AHCT86,MCP6074,TC7SH125F,STSPIN220,APD196,SGMOP07,74HC541,TC7SET08,LMC7211,BQ25890H,MAX706,MAX9119,MAX708,MCP6071,SGM2566C,74AHC573D,TC7SZ32,BU33TD2,74LVC157,YDA145,BD9G341,SGM2567S,NJMOP2277,INA828,LPV358,NCP382,NE5532,SGM2217Q,LMG1025-Q1,NCV6324,SGMNQ40430,NCV6334,SGM48536BQ,SGM21102G,74AHCT86,BGA524N6,SGM21102C,FSA2466,SGM21102B,INA818,SGM21102A,SGM05FB1E2,SN74AHC244,TLV74118,TC7SZ32F,NC7WZ04,74AVC8T245BQ,TSV991,TSV992,TSV994,SGM3851A,SGM48536CQ,TC913,74AHC244,AD8571,74AVC2T45,SGM2521A,TLV74128,SN74LVC541,AZ1117,LMV881,BU28TD2,MAX14589,TLV2316,SGM61330,SGM724,TS5V330,SGM5209-14,74LV541A,SGM3758,NJU7076,MAX4163,MAX4162,PESD15VW1BCSF,TLV74133,TPS25921A,OP213,TLV74130,SGM722,TLV2333,SGM723,SGM721,SGM8610-2,NLAS3899,OPA2140,EL5420,MAX4174,MAX4173,SGM15UB1E2,TC7SH126FU,SGM41100A,SGM61310,SKY13351,A4980,SGM41100V,SGM61306,SGM61305,SGM61308,SGM61307,SGM8262-2,TC7PZ14,SGM3795,74LCX126,74LCX125,74LVC541A,SGM3799,SA4159

对照表 - SGMICRO

SGMICRO电平转换器选型表

1、2、4、6、8多通道，自动方向感应，可控方向，推挽/开漏输出，DFN小封装

产品型号	品类	Vᴄᴄᴀ Range(V)	Vᴄᴄʙ Range(V)	Bidirectional	Vᴄᴄ Shutdown I/O State	Logic Output	Package
SGM4551	Level Translators	1.2 ~ 3.3	8	Bidirectional	Hi-Z	Open-Drain	SOT-23-8 XTDFN-1.4×1-8L

选型表 - SGMICRO 立即选型

【经验】解析国产双向电平转换芯片SGM4574在设计过程中的注意事项

圣邦微（SGMICRO）的SGM4574芯片是一款四位双向电平转换芯片，两种输出方式对应着不同的转换速率，开漏输出可达到最大2Mbps的rate sheet，本文主要介绍了双向电平转换芯片SGM4574在设计过程中的一些注意事项与设计经验。

设计经验发布时间 : 2022-03-04

【产品】数据速率高达24Mbps 4位双向电压电平转换器SGM4574，为漏极开路和推挽应用而设计

圣邦微电子（SGMICRO）推出了一款面向漏极开路和推挽应用的4位双向电压电平转换器——SGM4574，该转换器具有两个独立的可配置电源轨。该芯片的A端口设计用于跟踪VCCA。VCCA可接受1.65V至5.5V的任何电源供电电压。VCCA必须小于或等于VCCB。B端口设计用于跟踪VCCB。VCCB可接受2.3V至5.5V的任何电源供电电压。适用于手持终端,智能电话等领域。

新产品发布时间 : 2018-11-25

SGM4574 4-Bit Bidirectional Voltage-Level Translator for Open-Drain and Push-Pull Applications

型号- SGM4574,SGM4574YTQM12G/TR,SGM4574YS14G/TR,SGM4574YTSZ14G/TR,SGM4574YUQN12G/TR

数据手册 - SGMICRO - REV. A. 1 - APRIL 2024 PDF 英文下载查看更多版本

圣邦微的SGM4564和SGM4574有什么区别

圣邦微品牌的SGM4564是一款具有自动方向感应的4位双向电压电平转换器，功耗低，支持IOFF部分掉电模式操作，应用在电池供电产品中。而SGM4544一款面向漏极开路和推挽应用4位双向电压电平转换器，无需方向控制信号，具有高数据速率，在推挽应用中数据速率典型值为24Mbps，在漏极开路应用中数据速率典型值为2Mbps，可以应用在通信等项目中。

技术问答发布时间 : 2020-02-20

【产品】两款具有自动方向感应的8位/4位双向电压电平转换器

SGM4568,SGM4564是SGMICRO公司推出的两款具有自动方向感应的8位/4位双向电压电平转换器。这两款器件具有较低的功耗，且支持推挽输出，以及部分掉电模式操作，他们可用于智能手机，便携式设备，UART，GPIO。

新产品发布时间 : 2018-05-27

圣邦微在逻辑类芯片领域拥有相当完整的产品布局，有助于简化设计，帮助用户加快新产品上市进程

作为执行基本逻辑功能的元器件，标准逻辑器件和低功耗逻辑产品系列种类繁复，应用广泛。得益于深耕模拟芯片行业多年的积累，圣邦微电子在逻辑类芯片领域拥有相当完整的产品布局和广泛的客户群体，可提供包括逻辑门、触发器、锁存器、移位寄存器、缓冲器、线路驱动器、总线收发器、电压电平转换收发器等在内的广泛逻辑产品系列以及与之匹配的技术和解决方案。

厂牌及品类发布时间 : 2023-07-30

能不能推荐些国产器件,比如光耦，DC-DC，LDO，电平转换，二极管/TVS等。

DC-DC，LDO及电平转换推荐国产圣邦微。其他的暂时没有国产的器件，但是有Silicon labs的容隔离芯片，比光耦的通信速率更快，CMTI更高；二极管有京瓷和新电元的；TVS管有littelfuse的，性能优于国产。

技术问答发布时间 : 2017-09-27

【产品】双通道双向I2C和SMBus电压电平转换器，助力数据传输电平转换

圣邦微电子推出一款双通道双向I2C和SMBus电压电平转换器SGM4551。该器件具有使能（EN）输入工作电压范围为1.2V至3.3V VREF1和1.8V至5.5V VREF2。 SGM4551允许在1.2V和5V之间进行双向电压转换，无需使用方向引脚。开关的低导通电阻（RON）允许以最小的传播延迟进行连接。

新产品发布时间 : 2018-07-26