【经验】如何为SGM4581系列高压模拟多路复用器选择最合适的电源和过压保护

时间： 2019-03-06 来源：SGMICRO

技术问答

圣邦微电子（北京）股份有限公司（SGMICRO Corp）是一家专注于高性能、高品质模拟集成电路研发和销售的半导体公司。其最新推出的SGM4581系列高压模拟多路复用器是一款采用CMOS模拟集成电路技术的新型高电压单路8选1多路复用器。SGM4581改善了各通道之间的阻抗匹配，在通道隔离度这一重要指标上达到了-70dB，远优于同类产品，大大降低了各通道之间的相互干扰，解决了在以往的信号采集系统中，通用产品无法满足开关导通电阻、带宽以及通道隔度、漏电流等高要求的难题，广泛适用于电池供电设备、音频和视频信号路由、低电压数据采集系统、通信电路和车载设备。

图一 SGM4581系列高压模拟多路复用器管脚信息

在SGM4581系列高压模拟多路复用器的实际应用中，为发挥出器件最优的效能，应当着重注意两个方面的问题，一是确定最佳的电源供应方式，二是添加适当的过压保护电路。

一、如何设计最适合的电源

SGM4581结构是大多数CMOS模拟开关的典型结构。它有三个电源引脚：V_CC，V_EE和GND。V_CC和V_EE的作用一是驱动内部CMOS开关，二是设置任何开关上的模拟电压限制。这是因为在每个模拟信号引脚与V_CC和V_EE之间都联接有反向ESD保护二极管，当任何一路模拟信号的电压大小超过V_CC和V_EE，就会将保护二极管导通，产生模拟泄漏电流。

实际上，在SGM4581内部产生的所有模拟泄漏电流都来自于ESD保护二极管。在实际工作过程中，虽然每个信号引脚上的ESD二极管都是相同的，但由于是在V_CC或V_EE和模拟信号之间偏置，泄漏电流的大小会随着输入模拟信号电压的变化而变化，因此所有的模拟泄漏电流都只会在每个输入信号引脚和一个电源端子之间流动，而不是流向另一个输出端子。这也是给定开关的两侧可以显示相同或相反极性的漏电流的原因。

此外，模拟信号和GND之间没有连接。V_CC和GND为内部逻辑和逻辑电平转换器供电，并设置输入逻辑限制，逻辑电平转换器将逻辑电平转换为开关V_CC和V_EE信号，以驱动模拟信号的门，该驱动信号是逻辑电源和信号与模拟电源之间的唯一连接。 V_CC和V_EE与GND之间设有ESD保护二极管。根据设计原理，SGM4581系列高压模拟多路复用器可采用两种供电方式：

双极电源供应方式：SGM4581可采用V_CC和V_EE的电压值为±1.8V至±5.5V的双极性电源供电，并且两个电压值不要求对称，但它们的总和不能超过+ 13.2V这一绝对最大额定值。

单极电源供应方式：当V_EE连接到GND时，SGM4581采用V_CC电压值为+ 3.6V至+ 11V单电源供电。此时也必须遵守所有双极预防措施。在室温下，SGM4581可以在接近或者低于+ 2.5V的单电源供应方式下正常工作，尽管此时的开关导通电阻和开关时间都变得非常大，但是它仍能够满足部分工作需求。

二、如何设计最适合的过压保护

图二使用外部阻塞二极管为SGM4581提供过压保护

在实际应用过程中，用户应当尽可能地对SGM4581的引脚进行适当地电压排序，首先是确保所有的电压值都不要超过绝对最大额定值，防止对器件造成永久性损坏，其次是确保电压值V_CC>V_EE>逻辑输入和模拟信号。如果用户无法预计实际工作中的电压值大小，应当如图二所示，在电源引脚上串联两个小信号二极管（D1，D2），以实现过压保护。增加二极管可将模拟信号的电压范围降至低于V_CC的二极管压降和高于V_EE的一个二极管压降，同时又不会影响器件的低开关电阻和低泄漏特性。使用外部保护二极管不会改变SGM4581的工作特性，但应确保V_CC和V_EE之间的差值不超过13.2V。

此外，如果信号电平的范围必须扩展到接地端的大小，则不建议用户在选择单电源供电方式时使用这些外部保护二极管。