【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

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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（圣邦微）SGM4574系列4位双向电压电平转换器官方数据手册

描述- SGM4574系列4位双向电压电平转换器，SGM4574 4-Bit Bidirectional Voltage-Level Translator for Open-Drain and Push-Pull Applications.

型号- SGM4574,SGM4574YS14,SGM4574YTQM12G/TR,SGM4574YS14G/TR,SGM4574YUQN12G/TR

2018年6月 - SGMICRO - 数据手册代理服务技术支持采购服务

【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。

2022-03-04 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

具有自动方向检测功能的SGM4556YXET 2位双向电压电平转换器

描述- SGM4556YXET是一款双通道双向电压电平转换器，具有自动方向感应功能。该器件支持1.2V至5.0V和1.65V至5.5V的电源电压范围，适用于不同电压节点之间的双向转换。它具有低功耗、宽工作温度范围和绿色封装等特点。

型号- SGM4556YXET8G/TR,SGM4556YXET

MAY 2024 - SGMICRO - 数据手册 - REV. A 代理服务技术支持采购服务

SGM8198高侧测量电流分路监视器

描述- SGM8198是一款高侧单极电流检测器，工作电压范围为2.7V至36V，静态电流仅为65µA。该器件具有宽范围的共模电压（2.7V至36V），适用于各种电源系统中的电流测量和电平转换。它支持从1到100或更高的增益设置，并通过一个外部电阻实现。SGM8198还具备低噪声、精确度高等特点，适用于充电系统、电源管理、手机等便携式设备。

型号- SGM8198,SGM8198XN5G/TR,SGM8198 SERIES

AUGUST 2022 - SGMICRO - 数据手册 - REV.A.3 代理服务技术支持采购服务

【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。

2018-05-27 - 新产品代理服务技术支持采购服务

74LV1T34单电源转换缓冲门

描述- 74LV1T34是一款单电源转换缓冲门，适用于工业、便携式和电信应用。它具有宽电压范围（1.65V至5.5V），能够实现不同电压等级之间的信号转换，支持1.8V至5.0V的输出电压，并提供8mA的输出电流。该器件具有低阈值电路，可承受高达5V的输入电压，并支持向上和向下电平转换。

型号- 74LV1T34XC5G/TR,74LV1T34,74LV1T34XN5G/TR

DECEMBER 2023 - SGMICRO - 数据手册 - REV. A 代理服务技术支持采购服务

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

【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。

2018-11-25 - 新产品代理服务技术支持采购服务

74AUP1T34 1位单向电压电平转换器

描述- 该资料介绍了SG Micro Corp生产的74AUP1T34单向电压电平转换器。该器件具有单向从A到Y的非反相转换功能，适用于多种电压节点，具有低功耗、高隔离性能等特点，适用于企业、工业、电信和个人电子等领域。

型号- 74AUP1T34,74AUP1T34XC5G/TR

DECEMBER 2023 - SGMICRO - 数据手册 - REV. A 代理服务技术支持采购服务

SGMicro（圣邦微） SGM4566电平电压转换器数据手册

描述- SGM4566是一款6位双向电压电平转换器，具有自动方向感应功能。它支持1.2V至5.5V之间的通用低电压双向翻译，适用于多种电压节点。该器件具备低功耗、推挽输出、IOFF支持部分电源关闭模式操作等特点，工作温度范围为-40℃至+85℃，提供TSSOP-16和TQFN-2.6×1.8-16L封装。

型号- SGM4566YTQA16G/TR,SGM4566YTS16,SGM4566,SGM4566YTS16G/TR

2017年09月15日 - SGMICRO - 数据手册 - REV. A 代理服务技术支持采购服务