SGM41100：小巧封裝下的鋰離子/聚合物電池保護利器

在如今的電子設(shè)備中，鋰離子/聚合物電池的應(yīng)用越來越廣泛，而電池的安全保護也成為了至關(guān)重要的一環(huán)。今天，我們就來深入了解一下SGMICRO推出的SGM41100，一款專為鋰離子/聚合物可充電電池設(shè)計的單芯片保護器件。

文件下載：SGM41100.pdf

一、產(chǎn)品概述

SGM41100是一款真正的單芯片鋰離子/聚合物電池保護器，采用了超小超薄的封裝形式。它集成了聚合物可充電電池安全運行所需的所有保護功能，為電池提供了全方位的防護。其小巧的解決方案尺寸，為小型可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品在有限的空間內(nèi)安裝電池留出了更多的空間。

該器件工作溫度范圍為 -40℃ 至 +85℃，采用了薄型低輪廓的UTDFN - 1.5×2 - 6L封裝，標(biāo)稱高度僅為0.5mm，非常適合小型電池的封裝設(shè)計。

二、產(chǎn)品特性

2.1 超緊湊保護方案

SGM41100將所有保護功能和所需的低導(dǎo)通電阻斷開開關(guān)集成在一個芯片上，大大節(jié)省了電路板空間。其導(dǎo)通電阻典型值僅為44mΩ，工作電流典型值為1μA，具有較低的功耗。

2.2 多種保護閾值可選

• 過壓保護閾值：工廠可編程的過壓保護（OVP）閾值選項從4.20V到4.55V，步長為0.05V，可以根據(jù)不同的電池需求進行靈活設(shè)置。
• 欠壓保護閾值：提供2.4V、2.5V、2.8V和3.0V四種欠壓保護（UVP）閾值選項，有效防止電池過度放電。
• 過流保護閾值：充電/放電過流保護提供4種閾值組合選項，能夠滿足不同應(yīng)用場景下的過流保護需求。

2.3 其他保護特性

• 深度放電關(guān)機：當(dāng)電池深度放電時，器件可進入100nA的深度放電關(guān)機狀態(tài)，進一步降低功耗，保護電池。
• 從0.2V充電：支持從0.2V開始對耗盡的電池進行充電，方便電池的恢復(fù)和使用。
• 輸入浪涌鉗位：能夠有效鉗位輸入浪涌，保護電池和器件免受浪涌電流的沖擊。
• 多種安全保護：具備輸入過壓安全、負載短路安全、反極性電池安全、輸入反接安全和電池組并聯(lián)安全等多種保護功能，確保電池在各種異常情況下的安全。
• 鎖定功能：支持鎖定關(guān)閉功能，方便電池的運輸和組裝。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM41100廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備和電池組等領(lǐng)域。在這些對電池體積和安全性要求較高的應(yīng)用中，SGM41100的超緊湊設(shè)計和全面的保護功能能夠為電池提供可靠的保障。

四、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了SGM41100的典型應(yīng)用電路和演示板輪廓。在電池組裝過程中，需要注意避免電池兩端（P和M）的短路。

五、產(chǎn)品選型與訂購信息

SGM41100提供了多種型號可供選擇，不同型號的過壓保護閾值、欠壓保護閾值和過流保護閾值組合不同。具體的型號、封裝描述、指定溫度范圍、訂購編號、封裝標(biāo)記和包裝選項等信息在文檔的表格中有詳細列出。

六、電氣特性與性能

6.1 電氣特性

文檔中給出了SGM41100在不同條件下的電氣特性參數(shù)，包括過壓檢測延遲、欠壓檢測延遲、過流檢測延遲等。這些參數(shù)對于設(shè)計人員在實際應(yīng)用中進行電路設(shè)計和性能評估非常重要。

6.2 典型性能特性

通過一系列的圖表展示了SGM41100在不同條件下的典型性能特性，如歸一化充電過壓與充電電流、溫度的關(guān)系，歸一化充電過流與電池電壓、溫度的關(guān)系等。這些特性曲線可以幫助設(shè)計人員更好地了解器件在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。

七、詳細工作原理與保護機制

7.1 電壓相關(guān)保護

• 過壓保護：當(dāng)電池電壓達到過壓閾值（VoV）時，充電路徑開路。當(dāng)充電器電壓低于電池電壓且電池電壓回落到過壓閾值以下約VovHYS時，充電路徑再次閉合。
• 欠壓保護：當(dāng)電池電壓低于欠壓閾值（VUV）時，放電路徑開路。如果電池電壓進一步降低到約1.67V，器件進入關(guān)機狀態(tài)以降低電流消耗。當(dāng)充電電源接入且電池電壓上升到VUV閾值以上約VUVHYS時，放電路徑再次閉合。
• 耗盡電池充電：根據(jù)電池電壓的不同狀態(tài)，器件提供了不同的充電模式，確保耗盡的電池能夠安全充電。

7.2 電流相關(guān)保護

• 過流保護：當(dāng)出現(xiàn)放電過流情況并持續(xù)放電過流檢測延遲（tODD）時間時，放電路徑開路。經(jīng)過tRETRY時間后進行重試，最多重試N（8）次。如果重試后過流情況仍然存在，器件進入非導(dǎo)通鎖定狀態(tài)，直到重新激活。
• 短路保護：當(dāng)放電電流超過過流閾值的3倍（_04/_06/_09選項）或2倍（_13選項）時，放電路徑立即斷開，以保護電池免受潛在的過流應(yīng)力。
• 突發(fā)負載沖擊：在許多系統(tǒng)中，可能會出現(xiàn)瞬間過載情況。器件允許在檢測到放電過流后的放電過流檢測延遲時間內(nèi)，放電路徑保持閉合，以應(yīng)對這種短時間的放電情況。
• 充電過流保護：當(dāng)檢測到充電過流時，器件進入鎖定狀態(tài)。通過移除充電器（電池組移除）可以重置該狀態(tài)。

7.3 電池并聯(lián)與交付狀態(tài)

• 電池并聯(lián)：當(dāng)并聯(lián)兩個使用SGM41100的電池組時，可能會出現(xiàn)瞬間電流浪涌，導(dǎo)致低電壓電池組的充電過流保護和高電壓電池組的放電過流保護。建議在并聯(lián)之前將電池組置于鎖定開路非導(dǎo)通狀態(tài)，以避免電流過應(yīng)力。
• 電池交付狀態(tài)：建議在運輸和生產(chǎn)過程中，將電池組置于鎖定關(guān)閉非導(dǎo)通狀態(tài)，以避免意外短路。通過瞬間短接BYPS和PCKN可以將SGM41100置于鎖定狀態(tài)。

7.4 浪涌、ESD和反接保護

• 浪涌保護：SGM41100能夠吸收PCKP和PCKN之間的電壓浪涌，通過開關(guān)和電池將浪涌電流傳導(dǎo)出去。
• ESD保護：由于集成電路容易受到ESD損傷，在使用過程中需要采取適當(dāng)?shù)腅SD保護措施。
• 反接保護：器件能夠承受電池反接或充電輸入反接的情況，但不能同時出現(xiàn)兩種反接情況。

八、注意事項

8.1 評估測試注意事項

在進行評估測試時，需要注意一些電子負載模擬器可能會產(chǎn)生過大的浪涌電流，一些BPM測試儀可能會出現(xiàn)電壓過渡浪涌，這些都可能觸發(fā)SGM41100的保護功能。因此，在使用這些設(shè)備進行評估時需要謹慎操作，并確保外部電壓和電流在絕對最大額定值范圍內(nèi)。

8.2 參數(shù)選擇注意事項

不同供應(yīng)商的電池可能需要不同的保護參數(shù)。在選擇保護參數(shù)時，建議咨詢電池供應(yīng)商，以確保為特定電池型號設(shè)置合適的保護限制。同時，需要注意保護電路和充電器電路的參數(shù)設(shè)置，避免參數(shù)不匹配導(dǎo)致的問題。

九、總結(jié)

SGM41100是一款功能強大、性能可靠的鋰離子/聚合物電池保護器件。其超緊湊的封裝設(shè)計、豐富的保護功能和靈活的參數(shù)設(shè)置，使其在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在實際應(yīng)用中，設(shè)計人員需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和電池特性，合理選擇器件型號和保護參數(shù)，并注意評估測試和參數(shù)設(shè)置的注意事項，以確保電池的安全和可靠運行。

你在使用SGM41100的過程中遇到過哪些問題呢？或者你對電池保護器件還有哪些其他的需求和疑問？歡迎在評論區(qū)留言討論。