SGM41107：小巧封裝的鋰離子/聚合物電池保護(hù)芯片
SGM41107：小巧封裝的鋰離子/聚合物電池保護(hù)芯片
在如今的電子設(shè)備中，鋰離子/聚合物電池因其高能量密度和長壽命而被廣泛應(yīng)用。然而，為了確保電池的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，一款可靠的電池保護(hù)芯片至關(guān)重要。今天，我們就來詳細(xì)了解一下SGMICRO推出的SGM41107電池保護(hù)芯片。
文件下載：SGM41107.pdf
一、產(chǎn)品概述
SGM41107專為鋰離子/聚合物可充電電池的初級保護(hù)而設(shè)計(jì)。它將聚合物可充電電池安全運(yùn)行所需的所有保護(hù)功能集成在一個(gè)微小而輕薄的封裝中。這種小巧的解決方案尺寸為小型可穿戴設(shè)備節(jié)省了更多空間，以便在有限的空間內(nèi)安裝電池。
該芯片將所有保護(hù)功能和所需的低導(dǎo)通電阻斷開開關(guān)集成在一個(gè)芯片上，保護(hù)功能包括充電和放電保護(hù)，主要檢測和保護(hù)電池過充、過放和過流。在深度放電的情況下，它還能斷開電池組的連接。
SGM41107的工作溫度范圍為 -40℃ 至 +85℃，采用超薄的XTDFN - 1×1 - 4L封裝，標(biāo)稱高度僅為0.37mm，非常適合小型電池的封裝設(shè)計(jì)。
二、應(yīng)用領(lǐng)域
- 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備：如智能手環(huán)、智能手表等，這些設(shè)備對電池保護(hù)和空間要求較高，SGM41107的小巧封裝和全面保護(hù)功能正好滿足需求。
- 可穿戴設(shè)備：為可穿戴設(shè)備提供可靠的電池保護(hù)，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
- 電池組：用于各種電池組的保護(hù)，提高電池組的安全性和可靠性。
三、產(chǎn)品特性
3.1 超緊湊保護(hù)解決方案
采用微小輕薄的封裝，為設(shè)備節(jié)省空間。
3.2 低導(dǎo)通電阻
導(dǎo)通電阻典型值為75mΩ，可降低功耗。
3.3 低工作電流
工作電流典型值為1.25μA，有助于延長電池續(xù)航時(shí)間。
3.4 工廠可編程過壓閾值
過壓閾值范圍為4.3V至4.69V，步長為10mV，可根據(jù)不同電池需求進(jìn)行編程。
3.5 全面的保護(hù)功能
包括過充/放電電流保護(hù)、過放檢測電壓控制、放電短路保護(hù)、運(yùn)輸模式、上電自鎖、電池欠壓保護(hù)等。
3.6 0V電池充電功能
支持對電壓極低的電池進(jìn)行充電。
3.7 低功耗深度放電關(guān)機(jī)
深度放電關(guān)機(jī)電流典型值為10nA，進(jìn)一步降低功耗。
3.8 多種安全保護(hù)
輸入過壓安全、負(fù)載短路安全、電池反接安全、電池組并聯(lián)安全等。
3.9 綠色環(huán)保封裝
采用綠色XTDFN - 1×1 - 4L封裝，符合RoHS和HSF標(biāo)準(zhǔn)。
四、引腳配置與功能
4.1 引腳配置
| SGM41107采用XTDFN - 1×1 - 4L封裝，引腳配置如下： | PIN | NAME | TYPE | FUNCTION |
|---|---|---|---|---|
| 1 | VDD | P | 設(shè)備偏置電源/電池電壓感應(yīng)輸入。在該引腳和BATN引腳之間放置一個(gè)電容，并在該引腳和電池組正極連接之間放置一個(gè)1kΩ電阻。 | |
| 2 | BATN | P | 開關(guān)端子：連接到電池負(fù)極。 | |
| 3 | CTL | AI | 運(yùn)輸模式控制和欠壓保護(hù)選擇引腳。 | |
| 4 | PCKN | P | 開關(guān)端子：連接到系統(tǒng)負(fù)載的負(fù)極。 | |
| 暴露焊盤 | EP | - | 封裝暴露焊盤，無內(nèi)部連接。建議外部連接到BATN。 |
4.2 引腳功能
- VDD：為芯片提供偏置電源，并用于感應(yīng)電池電壓。
- BATN：連接到電池負(fù)極，是開關(guān)的一個(gè)端子。
- CTL：用于控制運(yùn)輸模式和選擇欠壓保護(hù)閾值。
- PCKN：連接到系統(tǒng)負(fù)載的負(fù)極，也是開關(guān)的一個(gè)端子。
五、保護(hù)功能詳解
5.1 電壓相關(guān)保護(hù)
- 過充保護(hù)：在充電過程中，周期性地監(jiān)測電池電壓。當(dāng)檢測到電池電壓高于過壓閾值（(V{BAT}>V{OV})）時(shí)，電池開關(guān)進(jìn)入充電阻斷模式，禁止進(jìn)一步充電，只允許電流向放電方向流動。當(dāng)電池電壓因放電降至過充釋放電壓（(V_{OV}-210mV)）時(shí)，充電恢復(fù)。過壓閾值取決于所選的“AA”代碼。
- 欠壓保護(hù)：在放電過程中，周期性地監(jiān)測電池電壓。當(dāng)檢測到電池電壓低于欠壓閾值（(V{BAT}
5.2 電流相關(guān)保護(hù)
- 過充電流保護(hù)：當(dāng)充電器連接時(shí)，如果過充電流達(dá)到 (I{OC}) 并持續(xù) (t{OCC}) 或更長時(shí)間，SGM41107進(jìn)入過充電流狀態(tài)。當(dāng)放電電流流動且負(fù)載連接時(shí)，該狀態(tài)釋放。
- 過放電流保護(hù)：當(dāng)過放電流條件發(fā)生并持續(xù)過放電流檢測延遲 (t_{ODC}) 時(shí)，放電路徑關(guān)閉。SGM41107進(jìn)入過放電流狀態(tài)，當(dāng)檢測到充電時(shí)，該狀態(tài)釋放。
5.3 短路保護(hù)
當(dāng)放電電流超過短路電流閾值 (I{SHORT}) 時(shí)，放電路徑在 (t{OCSD}) 內(nèi)立即斷開，以保護(hù)電池免受潛在的過流應(yīng)力。當(dāng)檢測到充電器時(shí)，釋放該狀態(tài)。
5.4 0V電壓充電功能
該功能允許對電壓極低的電池進(jìn)行充電。當(dāng)充電器連接且電壓約為1.5V時(shí)，充電開始。如果電池電壓在0V至 (V_{UV}) 范圍內(nèi)，充電MOSFET導(dǎo)通，充電電流通過放電MOSFET體二極管流動。
5.5 上電自鎖功能
SGM41107在首次焊接時(shí)自鎖，電池?zé)o法放電。當(dāng)檢測到充電器時(shí)，該狀態(tài)釋放。
5.6 電池反接保護(hù)
在電池反接的情況下，流入負(fù)載的電流不會被設(shè)備阻斷。反向電流不會損壞設(shè)備，只要電流不過高導(dǎo)致過熱損壞即可。
5.7 控制引腳功能
- CTL引腳激活UVP1：當(dāng)CTL引腳電壓等于或低于0.4V并持續(xù)3s或更長時(shí)間時(shí)，欠壓保護(hù)閾值設(shè)置為 (V_{UV1})。
- CTL引腳激活UVP2：當(dāng)CTL引腳電壓高于0.55V且低于1.15V并持續(xù)20ms或更長時(shí)間時(shí)，欠壓保護(hù)閾值設(shè)置為 (V_{UV2})。
- CTL引腳激活運(yùn)輸模式：當(dāng)CTL引腳電壓等于或高于1.35V并持續(xù)1s或更長時(shí)間時(shí)，SGM41107關(guān)閉充電和放電MOSFET，停止充電和放電。
六、典型性能特性
SGM41107的典型性能特性包括過充檢測電壓、過放檢測電壓、短路檢測電流、工作電流和導(dǎo)通電阻等隨溫度和電源電壓的變化關(guān)系。這些特性有助于工程師在不同的工作條件下評估和設(shè)計(jì)電路。
七、應(yīng)用注意事項(xiàng)
7.1 ESD防護(hù)
該集成電路對ESD敏感，如果不仔細(xì)考慮ESD保護(hù)措施，可能會損壞芯片。建議在處理和安裝集成電路時(shí)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。
7.2 電化學(xué)腐蝕
電池會持續(xù)在電極上施加電位，可能導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。腐蝕產(chǎn)物可能會在表面貼裝器件下方的空洞中擴(kuò)散，導(dǎo)致漏電。建議使用防潮涂層，特別是在使用緊湊型設(shè)備時(shí)。
7.3 評估測試
一些電子負(fù)載模擬器可能有過大的浪涌電流，一些BPM測試儀可能有電壓過渡浪涌，這些可能會觸發(fā)SGM41107的保護(hù)功能。在使用這類設(shè)備進(jìn)行評估時(shí)，需要仔細(xì)注意。同時(shí)，外部電壓和電流應(yīng)限制在數(shù)據(jù)手冊中規(guī)定的絕對最大額定值范圍內(nèi)。
7.4 保護(hù)參數(shù)選擇
不同供應(yīng)商的電池型號可能針對不同應(yīng)用進(jìn)行了定制。在選擇保護(hù)參數(shù)時(shí)，應(yīng)咨詢電池供應(yīng)商以獲取特定電池型號的保護(hù)限值。同時(shí)，保護(hù)電路和充電器電路中影響相同變量的參數(shù)應(yīng)設(shè)置為適當(dāng)?shù)某潆娀蚍烹姳Ｗo(hù)順序。例如，電池的過壓閾值應(yīng)比充電器的恒壓閾值高50mV至100mV。
八、總結(jié)
SGM41107是一款功能強(qiáng)大、封裝小巧的鋰離子/聚合物電池保護(hù)芯片，具有全面的保護(hù)功能和低功耗特性。它適用于各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備和電池組等應(yīng)用場景。在使用過程中，工程師需要注意ESD防護(hù)、電化學(xué)腐蝕、評估測試和保護(hù)參數(shù)選擇等問題，以確保芯片的正常運(yùn)行和電池的安全。你在使用類似電池保護(hù)芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。
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