SGM40571：單輸入單節(jié)鋰離子/鋰聚合物電池充電器解析

在電子設備的設計中，電池充電器是不可或缺的一部分。SG Micro Corp推出的SGM40571單輸入單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池充電器，憑借其豐富的功能和出色的性能，為各類電子設備的電池充電提供了可靠的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款充電器。

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一、產品概述

SGM40571是一款高度集成的單節(jié)鋰離子/鋰聚合物充電器IC，支持充電電池、為系統供電或同時執(zhí)行這兩種功能。它能在較寬的輸入電壓范圍內，從智能墻式適配器或USB設備為單節(jié)鋰離子或鋰聚合物電池充電，輸入過壓保護功能使其支持使用非穩(wěn)壓適配器充電。該芯片允許系統和電池同時連接到輸出端口，但為確保電池在12小時安全定時器內充滿電，需仔細管理平均系統負載。

二、充電階段

SGM40571的充電過程包含三個階段：

1. 預充電階段：小的預充電電流激活低電壓電池，為恒流快充做準備。預充電電流可通過PRE - TERM端子編程，范圍為快充電流的10% - 100%，以補償系統負載對充電電流的分流。
2. 恒流階段：電池以恒定電流充電，快充電流值通過ISET端子配置，此階段SGM40571在較低電池電壓時功率耗散達到峰值。若芯片結溫達到125℃，熱調節(jié)功能將啟動，降低充電電流以防止溫度進一步上升。
3. 恒壓階段：電池以恒定電壓充電，直到達到滿充狀態(tài)。當電池達到調節(jié)電壓后，電壓控制回路將維持電池在該電壓，直到充電電流衰減到終止閾值。

三、主要特性

1. 多化學電壓支持：支持4.2V、4.35V和4.4V三種電壓。
2. 高精度：充電電壓精度為0.8%，充電電流精度為10%。
3. USB輸入電流限制：提供100mA和500mA兩種限制選項。
4. 可編程閾值：終止和預充電閾值可通過外部電阻進行編程。
5. 輸入過壓保護：輸入過壓保護閾值為6.6V或7.1V。
6. 熱保護：熱關斷保護溫度為155℃，熱調節(jié)溫度為125℃。
7. 安全定時器：具備12小時安全定時器，確保充電安全。
8. 狀態(tài)指示：支持電源良好和充電狀態(tài)指示。
9. 自動終止和定時器禁用模式（TTDM）：可靈活控制充電過程。

四、引腳配置與功能

引腳配置

SGM40571采用TDFN - 2×2 - 10L封裝，各引腳功能明確。

引腳功能

1. IN：充電電源輸入引腳，為設備供電并為充電輸出提供能量，建議連接1μF - 10μF的電容進行去耦。
2. ISET：快充電流設置引腳，通過外部電阻確定快充電流范圍（50mA - 1000mA），同時具備短路保護功能。
3. VSS：設備接地引腳。
4. PRE - TERM：用于編程電流終止閾值和預充電電流，預充電電流通常為終止電流的兩倍，終止電流閾值可在快充電流的5% - 50%范圍內調整。
5. nPG：低電平有效，指示輸入電壓狀態(tài)。
6. ISET2：三態(tài)輸入引腳，可配置輸入電流限制和調節(jié)閾值，低電平通過ISET電阻編程快充電流，浮空狀態(tài)設置100mA電流限制，高電平設置500mA電流限制。
7. nCHG：充電時為低電平，充電完成或未充電時為開漏狀態(tài)。
8. TS：電池組溫度感應端子，實現JEITA溫度標準，正常充電范圍為10℃ - 45℃，超出此范圍將調整充電電流或電壓。該引腳還可控制充電的開啟和禁用，以及進入TTDM模式。
9. OUT：電池連接引腳，支持直接連接系統負載，需連接1μF - 10μF的外部旁路電容以確保穩(wěn)定運行。
10. Exposed Pad：散熱焊盤和接地參考，需連接到VSS引腳和主接地平面。

五、電氣特性

SGM40571的電氣特性涵蓋了輸入欠壓鎖定、過壓保護、充電電壓和電流精度等多個方面。例如，輸入欠壓鎖定退出電壓為3.15V - 3.4V，過壓保護閾值根據不同型號為6.40V - 7.24V。充電電壓精度高，不同型號在不同溫度下的調節(jié)電壓偏差較小。

六、應用信息

設計要求

在應用SGM40571時，需根據具體需求確定供電電壓、快充電流、預充電電流和終止電流等參數。

電容選擇

輸入電容（CIN）應選擇1μF低ESR陶瓷旁路電容，靠近IN和VSS引腳放置，以提供足夠的電壓裕量并減少輸入噪聲。輸出電容（COUT）建議使用1μF低ESR陶瓷旁路電容（X7R/X5R等級），連接在OUT和VSS引腳之間，以確保穩(wěn)態(tài)輸出電壓紋波、環(huán)路穩(wěn)定性和負載電流瞬變時的電壓過沖/欠沖。

電阻選擇

ISET電阻用于配置快充電流，計算公式為(R{ISET}=K{ISET}/I{FAST - CHG})，其中(K{ISET}=540AΩ)。PRE - TERM電阻用于配置預充電電流和終止電流，計算公式為(R{PRE - TERM}=K{PRE - CHG}×%I_{FAST - CHG})。

電源供應

SGM40571的輸入電源電壓范圍為3.5V - 28V，電流能力應至少滿足最大設計充電電流，且電源應良好穩(wěn)壓。若電源連接點距離芯片較遠，建議使用較大電容。

七、布局指南

為確保SGM40571的最佳性能，布局時需注意以下幾點：

1. 去耦電容和輸出濾波電容應盡可能靠近芯片，縮短IN、OUT和GND（散熱焊盤）到這些組件的走線長度。
2. 低電流GND連接應與高電流充電或放電路徑分離，采用單點接地技術。
3. 高電流充電路徑的走線應根據最大充電電流適當調整尺寸，以避免電壓降。
4. 散熱焊盤和引腳走線應設計得盡可能寬，以提高散熱性能。

八、總結

SGM40571以其豐富的功能、高精度的充電控制和完善的保護機制，為單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池充電提供了優(yōu)秀的解決方案。在實際應用中，電子工程師可根據具體需求合理配置參數，優(yōu)化布局，以充分發(fā)揮該芯片的性能。大家在使用SGM40571的過程中，有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。