SGM41050：2至5串鋰電池的高效過壓保護方案

在電子設備的設計中，鋰電池的應用越來越廣泛，而鋰電池的安全問題一直是工程師們關注的重點。過壓保護是保障鋰電池安全的關鍵環(huán)節(jié)之一。今天，我們就來詳細介紹一款來自SGMICRO的過壓保護芯片——SGM41050。

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一、產(chǎn)品概述

SGM41050系列芯片專為2至5串鋰離子電池組系統(tǒng)設計，能夠?qū)崟r監(jiān)測電池組中各單體電池的電壓，一旦檢測到過壓事件，將及時提供過壓保護。當檢測到任何一個電池的電壓超過設定的過壓閾值時，芯片內(nèi)部的延遲定時器將啟動。定時器到期后，芯片的輸出將被觸發(fā)進入激活狀態(tài)。輸出拓撲有N溝道開漏（低電平有效）或CMOS（高電平有效）兩種可選，以滿足不同的應用需求。該芯片采用綠色TDFN - 3×4 - 8L和MSOP - 8封裝，具有低功耗的特點，運行功耗僅為700nA。

二、應用領域

SGM41050的應用場景十分廣泛，涵蓋了多個領域，包括但不限于以下幾類：

1. 筆記本電腦：為筆記本電腦的鋰電池提供可靠的過壓保護，確保電池和設備的安全穩(wěn)定運行。
2. 無線吸塵器：在無線吸塵器的鋰電池系統(tǒng)中，防止電池過壓，延長電池使用壽命。
3. 手持電動工具：保障手持電動工具鋰電池的安全，避免因過壓導致的設備損壞和安全隱患。
4. 手持園藝工具：為手持園藝工具的鋰電池提供過壓保護，提高工具的可靠性和安全性。
5. 輕型電動車：在輕型電動車的電池管理系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，保護電池免受過壓損害。
6. UPS電池備用系統(tǒng)：確保UPS電池在充電和使用過程中的安全，防止過壓情況的發(fā)生。

三、產(chǎn)品特性

1. 多串電池過壓保護：支持2至5串電池的過壓保護，滿足不同電池組的需求。
2. 可選過壓閾值：過壓保護閾值可在3.85V至4.6V之間選擇，靈活性高。
3. 高精度過壓檢測：過壓檢測精度可達±20mV，確保準確檢測過壓事件。
4. 可選過壓遲滯：提供多種過壓遲滯選項，包括一次性鎖存選項以及50mV、100mV、200mV、250mV、300mV、400mV、500mV等，可根據(jù)實際應用進行選擇。
5. 可選輸出拓撲：輸出拓撲有N溝道開漏（低電平有效）和CMOS（高電平有效）兩種可選，方便與不同的電路進行匹配。
6. 可選輸出延遲定時器：輸出延遲定時器有1s、3s、4s、5.5s可選，可根據(jù)實際需求調(diào)整過壓保護的響應時間。
7. 低功耗運行：運行功耗僅為700nA，有助于延長電池的使用壽命。
8. 內(nèi)部延遲定時器：內(nèi)置延遲定時器，確保過壓保護的可靠性。
9. 客戶測試模式：具有客戶測試模式（CTM），可大大縮短過壓延遲時間的測試時間，提高生產(chǎn)效率。

四、產(chǎn)品選型與訂購信息

訂購時，需要注意不同型號對應的封裝、溫度范圍、訂購編號、封裝標記和包裝選項等信息。該芯片提供TDFN - 3×4 - 8L和MSOP - 8兩種封裝，工作溫度范圍為 - 40℃至 + 110℃，包裝選項為卷帶包裝，每卷4000個。

五、引腳配置與描述

引腳配置

引腳類型說明

• I：輸入引腳
• O：輸出引腳
• P：電源引腳

六、電氣特性與時序要求

電氣特性

在 (V{VDD}=18V) ， (T{A}=-40^{circ}C) 至 + 110℃（典型值在 (T_{A}=+25^{circ}C) 下測量）的條件下，SGM41050的電氣特性包括過壓檢測閾值、過壓檢測遲滯、過壓檢測精度、電源和泄漏電流、輸出驅(qū)動電壓、輸出源電流和灌電流等參數(shù)。例如，不同型號的過壓檢測閾值在3.85V至4.6V之間，過壓檢測遲滯有多種可選值，電源電流典型值為0.7μA至1.5μA等。

時序要求

過壓延遲時間根據(jù)不同型號有所不同，例如SGM41050 - 00/24的過壓延遲時間為2.5至5.5s，SGM41050 - 01/05/06/07等型號的過壓延遲時間為2.0至4s，SGM41050 - 02/03/04等型號的過壓延遲時間為0.5至1.5s。客戶測試模式下的過壓檢測延遲時間典型值為15ms。

七、典型應用電路與推薦BOM

典型應用電路

SGM41050提供了2至5串電池的CMOS高電平有效輸出的典型應用電路，電路中包括電池組、SC保護器、電阻、電容等元件。通過合理的電路設計，可以實現(xiàn)對電池組的過壓保護。

推薦BOM

八、詳細工作原理

正常工作狀態(tài)

SGM41050獨立監(jiān)測每個電池的電壓，當所有監(jiān)測到的電壓都低于過壓閾值 (V_{OV}) 時，芯片處于正常工作狀態(tài)。

過壓保護觸發(fā)

一旦任何一個電池的電壓超過閾值 (V{OV}) ，內(nèi)部延遲定時器啟動。如果在定時器到期之前，電池電壓沒有下降到 (V{OV}-V_{HYS}) 以下，OUT引腳將被激活。具體的過壓檢測時序可參考相關的時序圖。

輸出選項

SGM41050的OUT引腳有兩種輸出拓撲可選：

• CMOS（高電平有效）輸出：激活時OUT引腳拉高，未激活時拉低。
• N溝道開漏（低電平有效）輸出：激活時OUT引腳拉低，未激活時處于高阻抗狀態(tài)。

客戶測試模式

SGM41050具有客戶測試模式（CTM），可大大縮短過壓延遲時間的測試時間，提高生產(chǎn)效率。進入CTM時，需要將 (V{VDD}-V{5}) 設置為至少10V。在CTM模式下，過壓檢測延遲定時器的時間典型值為15ms。退出CTM時，需要降低 (V{VDD}-V{5}) 的電壓。

九、總結(jié)

SGM41050是一款功能強大、性能可靠的鋰電池過壓保護芯片，具有多種可選特性和靈活的配置選項，能夠滿足不同應用場景的需求。在設計鋰電池系統(tǒng)時，工程師可以根據(jù)實際需求選擇合適的型號和配置，確保電池的安全和穩(wěn)定運行。同時，在使用過程中，需要注意芯片的絕對最大額定值、推薦工作條件以及ESD保護等問題，以避免對芯片造成損壞。你在實際應用中是否遇到過鋰電池過壓保護的問題呢？你又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。