便携设备的“能量引擎”-SM5201/SM5200锂电池充电管理芯片

在如今这个快节奏的数字化时代,便携电子设备已然成为我们生活、工作、娱乐不可或缺的伙伴。手机时刻保持畅通,以备随时接听重要电话;平板电脑让我们可以在旅途或闲暇时光畅享影音、高效办公;蓝牙耳机让我们摆脱线缆束缚,随时沉浸于音乐世界。然而,这一切精彩体验的背后,都离不开一个稳定且高效的电源供应 。而今天要给大家介绍的SM5201、SM5200这两款锂电池充电管理芯片,正是这些便携设备当之无愧的 “能量引擎”。

 

一、相同点

（一）化繁为简的电路设计

SM5201和SM5200都有个厉害的"内部小构造"内部PMOSFET架构,还自带防倒充电路。这就好比给充电器请了个 “贴心小管家”,外部那些检测电阻器和隔离二极管都可以 "下岗" 啦。这样一来,成本降下去了,设备的电路板空间也省出来了,简直一举两得！

（二）随心所欲调电流

这两款芯片在充电电流设置上特别 “听话”。它们都能提供高达500mA的充电电流,而且可以根据咱们的需求来调整。方法也很简单,在PROG引脚和地之间接上不同阻值的电阻器,利用公式就能算出合适的充电电流。

 

虽然在大电流充电时,芯片会因为发热导致实际电流和理论值有点小偏差,但这难不倒咱,稍微调整一下PROG电阻,就能达到最佳充电效果。

（三）高效充电有妙招

1.三段式充电法：

当Vcc引脚电压达到一定值,并且连接好PROG引脚电阻或者接上电池,充电就开始啦！要是BAT引脚的电平低于2.9V,充电器就会进入涓流充电模式,就像给电池 “温柔按摩”,以较小的电流给电池充电,把电压慢慢提升到安全值。等BAT引脚电压超过2.9V,就进入恒定电流模式,这时候就像给电池 "开足马力",提供稳定的充电电流。当电压达到4.2V这个最终浮充电压时,进入恒定电压模式,充电流逐渐减小,稳稳地给电池充满电。
 

2.智能充电终止：

当充电电流降到设定值的1/10或者20mA时,充电就自动停止啦。这是怎么做到的呢？原来芯片内部有个 “小监控”-滤波比较器,它时刻盯着PROG引脚。要是PROG引脚电压降到100mV以下,或者IBAT小于20mA的时间超过1.8ms,充电就会立马终止,然后芯片进入待机模式,这时候耗电就变得特别少。不过要注意哦,在涓流充电和热限制模式下,这个终止条件可就不管用啦。

（四）多重保护超安心

1.防过热保护：

芯片内部有个热反馈环路,就像给芯片装了个“小空调”。当芯片温度快要达到135℃这个预设值时,它就会自动降低充电电流,防止芯片过热,就算在高功率操作或者温度高的环境下,也能保证安全。

2.欠压闭锁保护：还有个内部欠压闭锁电路,它就像个电压小卫士,时刻监控输入电压。要是Vcc电压没达到欠压闭锁门限,充电器就会乖乖待在停机模式。而且,就算Vcc电压有变化,在它没比电池电压高100mV之前,充电功能不会启动,从而保护电池和芯片。

二、不同点

（一）状态指示大不同

1.SM5201：只有一个CHRG引脚来指示充电状态。当它处于下拉状态(大约10mA电流)时,说明正在充电;要是处于高阻抗状态,那就表示可能是欠压闭锁模式。

2.SM5200：就更"贴心"啦,有CHRG和STDBY两个引脚。充电时,CHRG引脚被拉到低电平,其他时候是高阻态。要是没接电池,CHRG引脚还会发出脉冲信号提醒你。当电池充满电,STDBY引脚就会变成高电平,让你一眼就知道充电完成啦。要是电池连接端BAT管脚外接10uF电容,CHRG引脚会一闪一闪的,大概1-4秒闪一次。

（二）封装形式各有千秋

1.SM5201：采用SOT23-5封装;

2.SM5200：用的是SOT23-6封装。

三、应用设计要点

（一）典型应用电路设计

在设计应用电路时,两款锂电池充电管理芯片的思路是一样的。工程师们要根据芯片的引脚功能,把各个引脚接好,再搭配合适的外部元件。比如,在PROG引脚和地之间接上合适的电阻器,就能确定充电电流。还可以根据实际情况,在输出端接个电容器,这样能减少纹波电压,让充电更稳定。

（二）功耗分析与热管理

这两款芯片的功率损耗，主要来自内部MOSFET,可以用公式：PD=(VCC-VBAT)*IBAT来估算。当热反馈启动保护芯片时,环境温度可以用公式：TA=135℃-PD*θJA来估算,这里的θJA是封装热阻。在实际设计中,做好热管理很关键,合理的PCB布局和散热设计,能保证充电器性能稳定,使用寿命更长。

四、产品典型应用电路图

SM5200典型应用电路图▲SM5201典型应用电路图▲