SGM41526/SGM41527：1.6MHz同步鋰離子/鋰聚合物獨(dú)立電池充電器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電池充電器是至關(guān)重要的一部分。SGM41526和SGM41527作為獨(dú)立的鋰離子和鋰聚合物電池充電器，憑借其出色的性能和豐富的功能，在眾多應(yīng)用場景中得到了廣泛應(yīng)用。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這兩款充電器。

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產(chǎn)品概述

SGM41526和SGM41527是集成了開關(guān)功率MOSFET的固定頻率同步PWM電池充電器，能夠自動(dòng)選擇電源路徑，還具備輸入電流、充電電流和電池電壓的精確調(diào)節(jié)功能。它們適用于平板電腦、便攜式終端和打印機(jī)、便攜式醫(yī)療設(shè)備以及電池備份系統(tǒng)等多種應(yīng)用場景。

產(chǎn)品特性

充電性能卓越

• 高充電效率：最高可達(dá)95.2%的充電效率，能有效減少能量損耗，提高充電速度。
• 大電流充電：具備4A同步1.6MHz PWM充電器，可實(shí)現(xiàn)快速充電。同時(shí)采用逐周期電流限制，確保充電過程的安全穩(wěn)定。
• 集成度高：集成了24V開關(guān)MOSFET和自舉二極管，減少了外部元件的使用，降低了成本和PCB面積。
• 數(shù)字軟啟動(dòng)：可避免充電瞬間的電流沖擊，保護(hù)電池和電路元件。

寬電壓范圍與精準(zhǔn)調(diào)節(jié)

• 寬輸入電壓范圍：輸入工作電壓范圍為4.5V至22V，能適應(yīng)多種電源適配器。同時(shí)，絕對(duì)最大輸入電壓額定值為30V，且過壓閾值可調(diào)，增強(qiáng)了充電器的適應(yīng)性和安全性。
• 電池充電電壓靈活：SGM41526可通過CELL引腳選擇2、3或4節(jié)電池，每節(jié)電池的充電電壓固定為4.2V；SGM41527的充電電壓則可通過FB引腳進(jìn)行調(diào)節(jié)。
• 高精度調(diào)節(jié)：充電電壓調(diào)節(jié)精度為±0.4%，充電電流調(diào)節(jié)精度為±5%，輸入電流調(diào)節(jié)精度為±4%，確保充電的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

安全保護(hù)功能齊全

• 熱調(diào)節(jié)與熱關(guān)斷：當(dāng)結(jié)溫超過120℃時(shí)，會(huì)觸發(fā)熱調(diào)節(jié)，降低充電電流以減少內(nèi)部熱量產(chǎn)生；當(dāng)結(jié)溫超過150℃時(shí)，充電器會(huì)自動(dòng)關(guān)斷，直至溫度降至130℃以下才會(huì)恢復(fù)工作。
• 電池?zé)崦?a target="_blank">電阻感應(yīng)：可監(jiān)測電池溫度，當(dāng)溫度過高或過低時(shí)，暫停充電，保護(hù)電池安全。
• 輸入欠壓鎖定（UVLO）和過壓保護(hù)：當(dāng)輸入電壓低于或高于設(shè)定閾值時(shí)，會(huì)自動(dòng)禁用充電并關(guān)閉輸入開關(guān)，防止系統(tǒng)損壞。

自動(dòng)電源路徑選擇與動(dòng)態(tài)功率管理

• 自動(dòng)電源路徑選擇：能夠自動(dòng)選擇適配器或電池作為系統(tǒng)的電源，確保系統(tǒng)在不同情況下都能穩(wěn)定供電。
• 動(dòng)態(tài)功率管理（DPM）：當(dāng)系統(tǒng)功率需求較高時(shí)，會(huì)自動(dòng)降低充電電流，以限制輸入功率，避免輸入源過載。

工作原理

充電階段

一個(gè)完整的電池充電周期通常包括預(yù)充電、恒流和恒壓三個(gè)階段。在預(yù)充電階段，當(dāng)電池電壓較低時(shí)，充電電流較小，以安全地恢復(fù)電池的電量。當(dāng)電池電壓超過閾值電壓后，充電電流增加到最大值（快速充電電流），直至電池電壓達(dá)到調(diào)節(jié)水平，然后進(jìn)入恒壓階段，充電電流逐漸下降。當(dāng)充電電流降至快速充電值的10%以下時(shí)，充電終止。

電源路徑選擇

默認(rèn)情況下，系統(tǒng)在設(shè)備上電或睡眠模式時(shí)由電池供電。當(dāng)插入合格的適配器時(shí)，設(shè)備會(huì)退出睡眠模式，關(guān)閉電池開關(guān)（BATFET），打開輸入開關(guān)（ACFET和RBFET），將系統(tǒng)連接到適配器。當(dāng)適配器移除或輸入電壓不滿足條件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)重新連接到電池。

輸入電流調(diào)節(jié)

通過動(dòng)態(tài)功率管理（DPM）功能，充電器可以根據(jù)系統(tǒng)的功率需求自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流，使輸入電流保持在預(yù)設(shè)的最大值以內(nèi)。輸入電流調(diào)節(jié)水平由ACSET引腳的電壓和輸入分流電阻RAC決定。

應(yīng)用設(shè)計(jì)

元件選擇

• 電感選擇：由于設(shè)備的開關(guān)頻率較高（1.6MHz），可以使用較小的電感和電容。電感的飽和電流應(yīng)滿足 (I{SAT} geq I{CHG}+(1 / 2) I_{RIPPLE }) ，同時(shí)要考慮電感的初始公差、熱效應(yīng)和最大電流下的電感值下降。
• 輸入電容選擇：輸入電容需要承載轉(zhuǎn)換器的開關(guān)紋波電流和高頻瞬態(tài)電流，應(yīng)選擇低ESR和ESL的陶瓷電容，并考慮電容在高直流電壓偏置和老化時(shí)的電容值下降。
• 輸出電容選擇：輸出電容的作用是旁路電感紋波，保持電壓紋波低，使直流電流能夠穩(wěn)定地為電池充電。應(yīng)選擇具有足夠RMS電流額定值的穩(wěn)定陶瓷電容，如X5R或X7R。

輸入濾波器設(shè)計(jì)

為了防止熱插拔適配器時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓損壞設(shè)備，需要設(shè)計(jì)合適的輸入濾波器?？梢允褂酶逧SR的電解輸入電容來阻尼過電壓尖峰，也可以在AVCC引腳使用具有高電流能力的TVS齊納二極管來鉗位瞬態(tài)峰值。

布局設(shè)計(jì)

良好的PCB布局對(duì)于開關(guān)電路的正常運(yùn)行至關(guān)重要。在布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

• 盡量減小開關(guān)節(jié)點(diǎn)（SW）的阻抗和環(huán)路面積，以減少高頻噪聲和振鈴問題。
• 將輸入和去耦電容盡可能靠近設(shè)備引腳和地，使用最短的銅跡線，并在同一層PCB上。
• 減小SW節(jié)點(diǎn)的表面積，避免敏感和高阻抗跡線靠近開關(guān)節(jié)點(diǎn)和跡線。
• 正確放置充電電流感測電阻，使用相同層的PCB進(jìn)行布線，并保持它們靠近設(shè)備放大器輸入，遠(yuǎn)離高電流路徑。

總結(jié)

SGM41526和SGM41527以其卓越的充電性能、豐富的功能和完善的安全保護(hù)機(jī)制，為鋰離子和鋰聚合物電池充電提供了可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，合理選擇元件和優(yōu)化布局設(shè)計(jì)，可以充分發(fā)揮這兩款充電器的優(yōu)勢(shì)，提高電子設(shè)備的性能和可靠性。你在使用這兩款充電器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。