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圣邦微電子高效率開關型5A鋰電池充電管理芯片SGM41509

近幾年來,USB Type-C接口的普及為手機快充帶來了革命性的變化,各種高功率開關型及開關電容型充電管理芯片的充電能力迅速提高,手機適配器功率也已經由5W、10W、18W發展為如今的30W、40W、65W甚至120W??斐鋷淼目旄猩钍苡脩粝矏?,低價高配成為行業發展趨勢,中低端手機配置快充勢在必行。同時,伴隨快充的發展,適配器(Adaptor)的成本大幅度降低。如今,5V/3A、5V/4A輸出的適配器在各大電商平臺已隨處可見。低價高配的趨勢及低壓大電流適配器的不斷普及為主打低價高效率的快充芯片SGM41509提供了廣闊空間。

5V/5A充電管理芯片SGM41509

SGM41509采用TSMC 5V工藝MOSFET,相比于常見的20V工藝芯片,在相同尺寸的晶圓上擁有更低的MOSFET導通阻抗和更低的充放電損耗,帶來了更高的充電效率、更低的溫升、更大的充電電流和更短的充電時間。內部集成的4個MOSFET典型導通阻抗分別是22mΩ、30mΩ、20mΩ和13mΩ,遠低于同類產品。


圖1 5V輸入時的充電效率曲線

由上圖可見,在5V充電時,相比于20V/3A的SGM41511和20V/5A的SGM41510,5V/5A的SGM41509具有更高的充電效率。


圖2 多款充電管理芯片充電功率損耗和充電電流關系曲線

圖2展示了圣邦微電子及友商多款充電管理芯片充電功率損耗和充電電流關系曲線??梢钥闯觯涸谙嗤某潆婋娏飨?,SGM41509具有更低的功率損耗(正比于溫升)。例如在常用的5V/2A充電場景,SGM41509比SGM41511的溫升低約42%(0.46W vs. 0.78W);在相同的功率損耗(溫升)下,SGM41509可以提供更大的充電電流和更短的充電時間。例如在0.78W損耗時,SGM41511充電電流為2A,而SGM41509充電電流可達2.9A,充電時長大大縮短。

SGM41509是圣邦微電子最新推出的一款高效率鋰離子和聚合物鋰離子電池降壓充電器。它可以為小型便攜式設備中常見的單電池系統供電和充電,采用綠色TQFN-4×4-24L封裝,-40℃至+85℃工作環境溫度。

SGM41509主要特性:

完整的涓流、預充、恒流、恒壓和限時浮充

3.84V至4.608V電池充電時最大充電電流5A

5V輸入1.5A充電效率達94.5%

5V輸入3A充電效率達93%

2.4A OTG電流輸出能力

OTG模式5V/1A輸出時效率達95%

I2C接口,靈活設置各充電參數

外部過壓保護MOSFET驅動接口

可供外部模數轉換器讀取各電壓電流參數的CM接口

支持低功耗倉儲模式

兼容性好

輸入電壓電流動態調節功能

過壓、過流、過熱、充電超時等保護功能

-40℃至+85℃工作溫度范圍

綠色TQFN-4×4-24L封裝


圖3 SGM41509封裝圖和圖4 SGM41509典型應用簡化電路示意圖



SGM41509具有完整的涓流充電、預充電、恒流充電、恒壓充電等鋰電池充電流程,具備充電截止時的自動阻抗補償功能和充電超時保護功能。SGM41509采用電池開關將電池與系統(負載)斷開,當電池充滿后,關斷電池脫離開關,并穩定為系統負載供電,保證電池安全同時可延長使用壽命,并支持低功耗倉儲模式。


GM41509僅在輸入電壓低于5.6V時啟動充電功能,當輸入過壓時,其過壓保護OVPD接口可在100ns內關閉外部用于過壓保護的N-MOSFET,以防止芯片損壞。當然,也可以配合使用獨立的過壓保護器件。


SGM41509采用獨有的模數轉換器電壓電流監控模式,它提供充電電流、放電電流、VBUS輸入電流、電池電壓、系統端電壓、VBUS電壓等的采樣輸出接口CM,交由外部MCU的模數轉換器處理。這種結構有兩點優勢:外部MCU自帶的模數轉換器一般可以達到10 位至12 位檢測精度,比同類產品自帶的7 位模數轉換器具有更高的檢測精度;這也避免了通過I2C讀取錯誤的寄存器模數轉換器參數值的可能性。



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