SGM41535：高性能2 - 6節(jié)Li+電池SMBus充電控制器

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，電池充電管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。SGM41535作為一款專為多化學(xué)電池支持的空間受限應(yīng)用而設(shè)計(jì)的高效同步電池充電器，具有諸多出色的特性和功能。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這款充電控制器。

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一、產(chǎn)品概述

SGM41535是一款高效的同步電池充電器，適用于需要多化學(xué)電池支持的空間受限應(yīng)用。它通過減少外部組件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了緊湊的解決方案。該設(shè)備利用兩個獨(dú)立的電荷泵來驅(qū)動N溝道MOSFET（ACFET、BATFET和RBFET），從而控制電源路徑，實(shí)現(xiàn)自動系統(tǒng)電源選擇。輸入電流、充電電流和充電電壓可通過SMBus控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）進(jìn)行編程，使系統(tǒng)電源管理微控制器能夠?qū)崿F(xiàn)高精度調(diào)節(jié)。

二、產(chǎn)品特性

2.1 高效的電源管理

• 自動電源選擇：通過內(nèi)部電荷泵驅(qū)動的N溝道MOSFET實(shí)現(xiàn)自動電源選擇（適配器或電池），確保系統(tǒng)在不同電源之間無縫切換。
• 低功耗：具有0.6mA的適配器待機(jī)靜態(tài)電流，符合能源之星標(biāo)準(zhǔn)，有效降低功耗。

2.2 高精度的電流和電壓調(diào)節(jié)

• 充電電壓精度：高達(dá)±0.5%的充電電壓精度，最高可達(dá)27.6V，確保電池充電的安全性和穩(wěn)定性。
• 充電電流精度：±3%的充電電流精度，最高可達(dá)8.128A，以及±3%的輸入電流精度，同樣最高可達(dá)8.128A，保證了充電過程的精確控制。

2.3 全面的保護(hù)功能

• 過壓保護(hù)：當(dāng)檢測到適配器過壓時，停止充電，關(guān)閉ACFET和RBFET，保護(hù)系統(tǒng)免受高輸入電壓的影響。
• 過流保護(hù)：通過輸入過流保護(hù)（ACOC）和充電過流保護(hù)（CHGOCP），防止電流過大對設(shè)備造成損壞。
• 短路保護(hù)：采用獨(dú)特的短路保護(hù)方法，通過對MOSFET的RDSON電壓降進(jìn)行逐周期監(jiān)測，檢測MOSFET或電感的短路情況。

2.4 靈活的編程功能

• SMBus接口：支持SMBus寫字或讀字充電器協(xié)議命令，可通過SMBus對充電器進(jìn)行配置和控制。
• 可調(diào)節(jié)參數(shù)：包括充電電流、充電電壓、輸入電流等參數(shù)均可通過SMBus進(jìn)行編程設(shè)置。

三、引腳配置與功能

SGM41535采用TQFN - 3.5×3.5 - 20L封裝，各引腳具有不同的功能：

• ACN和ACP：輸入電流感測電阻的負(fù)輸入和正輸入，用于監(jiān)測輸入電流。
• ACDRV：電荷泵輸出，用于驅(qū)動適配器輸入N - MOSFET（ACFET）和反向阻斷N - MOSFET（RBFET）。
• ACOK：AC適配器檢測開漏輸出，用于指示適配器的存在。
• IOUT：感測的適配器或充電電流緩沖輸出，可通過SMBus選擇測量目標(biāo)。
• SDA和SCL：SMBus的開漏數(shù)據(jù)I/O和時鐘輸入，用于與主機(jī)進(jìn)行通信。

四、工作原理

4.1 適配器檢測與ACOK輸出

SGM41535通過ACOK比較器確定VCC引腳的電源來源（電池或適配器）。ACDET輸入通過外部電阻分壓器感測適配器電壓，當(dāng)滿足特定條件時，ACOK引腳輸出高電平，表示存在有效的適配器。

4.2 系統(tǒng)電源選擇

該設(shè)備能夠自動選擇適配器或電池電源為系統(tǒng)供電。在電源上電復(fù)位（POR）時，如果沒有適配器，電池將連接到系統(tǒng)；當(dāng)ACOK信號變?yōu)楦唠娖綍r，電池將與系統(tǒng)斷開，適配器連接到系統(tǒng)。

4.3 充電控制

充電開始需要滿足一系列條件，如通過SMBus啟用充電、ILIM引腳電壓超過105mV等。充電終止條件包括通過SMBus禁止充電、ILIM引腳電壓下降等。

4.4 保護(hù)機(jī)制

• 過壓保護(hù)：當(dāng)電池電壓超過調(diào)節(jié)電壓設(shè)定點(diǎn)的4%以上時，關(guān)閉MOSFET開關(guān)，防止電池過充。
• 過流保護(hù)：通過監(jiān)測SRP和SRN之間的電壓，實(shí)現(xiàn)逐周期的峰值充電過流保護(hù)。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：當(dāng)結(jié)溫超過+155℃時，設(shè)備進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，直到結(jié)溫降至+135℃以下才恢復(fù)充電。

五、應(yīng)用信息

5.1 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了兩種典型的應(yīng)用電路，分別使用兩個NMOS選擇器和一個NMOS選擇器與肖特基二極管，適用于不同的應(yīng)用場景。

5.2 元件選擇

• 電感選擇：根據(jù)充電電流和開關(guān)頻率選擇合適的電感，確保電感飽和電流高于最大峰值電流。
• 輸入和輸出電容選擇：輸入電容應(yīng)能夠循環(huán)所有輸入電流紋波和高頻開關(guān)電流，輸出電容應(yīng)能夠承載電感紋波電流并存儲足夠的能量。
• 功率MOSFET選擇：選擇具有低FOM值的MOSFET，以降低導(dǎo)通和開關(guān)損耗。

5.3 PCB布局

合理的PCB布局對于減少開關(guān)損耗和電磁干擾至關(guān)重要。應(yīng)遵循一些布局準(zhǔn)則，如將輸入陶瓷電容盡可能靠近開關(guān)MOSFET放置，將設(shè)備靠近開關(guān)MOSFET的柵極引腳等。

六、總結(jié)

SGM41535是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的2 - 6節(jié)Li+電池SMBus充電控制器。它具有高效的電源管理、高精度的電流和電壓調(diào)節(jié)、全面的保護(hù)功能以及靈活的編程功能，適用于工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備、手持終端、個人數(shù)字助理等多種應(yīng)用場景。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體需求合理選擇元件，并進(jìn)行優(yōu)化的PCB布局，以充分發(fā)揮SGM41535的性能優(yōu)勢。你在使用SGM41535的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。