SGM40571：单输入单节锂离子/锂聚合物电池充电器解析

在电子设备的设计中，电池充电器是不可或缺的一部分。SG Micro Corp推出的SGM40571单输入单节锂离子和锂聚合物电池充电器，凭借其丰富的功能和出色的性能，为各类电子设备的电池充电提供了可靠的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款充电器。

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一、产品概述

SGM40571是一款高度集成的单节锂离子/锂聚合物充电器IC，支持充电电池、为系统供电或同时执行这两种功能。它能在较宽的输入电压范围内，从智能墙式适配器或USB设备为单节锂离子或锂聚合物电池充电，输入过压保护功能使其支持使用非稳压适配器充电。该芯片允许系统和电池同时连接到输出端口，但为确保电池在12小时安全定时器内充满电，需仔细管理平均系统负载。

二、充电阶段

SGM40571的充电过程包含三个阶段：

1. 预充电阶段：小的预充电电流激活低电压电池，为恒流快充做准备。预充电电流可通过PRE - TERM端子编程，范围为快充电流的10% - 100%，以补偿系统负载对充电电流的分流。
2. 恒流阶段：电池以恒定电流充电，快充电流值通过ISET端子配置，此阶段SGM40571在较低电池电压时功率耗散达到峰值。若芯片结温达到125℃，热调节功能将启动，降低充电电流以防止温度进一步上升。
3. 恒压阶段：电池以恒定电压充电，直到达到满充状态。当电池达到调节电压后，电压控制回路将维持电池在该电压，直到充电电流衰减到终止阈值。

三、主要特性

1. 多化学电压支持：支持4.2V、4.35V和4.4V三种电压。
2. 高精度：充电电压精度为0.8%，充电电流精度为10%。
3. USB输入电流限制：提供100mA和500mA两种限制选项。
4. 可编程阈值：终止和预充电阈值可通过外部电阻进行编程。
5. 输入过压保护：输入过压保护阈值为6.6V或7.1V。
6. 热保护：热关断保护温度为155℃，热调节温度为125℃。
7. 安全定时器：具备12小时安全定时器，确保充电安全。
8. 状态指示：支持电源良好和充电状态指示。
9. 自动终止和定时器禁用模式（TTDM）：可灵活控制充电过程。

四、引脚配置与功能

引脚配置

SGM40571采用TDFN - 2×2 - 10L封装，各引脚功能明确。

引脚功能

1. IN：充电电源输入引脚，为设备供电并为充电输出提供能量，建议连接1μF - 10μF的电容进行去耦。
2. ISET：快充电流设置引脚，通过外部电阻确定快充电流范围（50mA - 1000mA），同时具备短路保护功能。
3. VSS：设备接地引脚。
4. PRE - TERM：用于编程电流终止阈值和预充电电流，预充电电流通常为终止电流的两倍，终止电流阈值可在快充电流的5% - 50%范围内调整。
5. nPG：低电平有效，指示输入电压状态。
6. ISET2：三态输入引脚，可配置输入电流限制和调节阈值，低电平通过ISET电阻编程快充电流，浮空状态设置100mA电流限制，高电平设置500mA电流限制。
7. nCHG：充电时为低电平，充电完成或未充电时为开漏状态。
8. TS：电池组温度感应端子，实现JEITA温度标准，正常充电范围为10℃ - 45℃，超出此范围将调整充电电流或电压。该引脚还可控制充电的开启和禁用，以及进入TTDM模式。
9. OUT：电池连接引脚，支持直接连接系统负载，需连接1μF - 10μF的外部旁路电容以确保稳定运行。
10. Exposed Pad：散热焊盘和接地参考，需连接到VSS引脚和主接地平面。

五、电气特性

SGM40571的电气特性涵盖了输入欠压锁定、过压保护、充电电压和电流精度等多个方面。例如，输入欠压锁定退出电压为3.15V - 3.4V，过压保护阈值根据不同型号为6.40V - 7.24V。充电电压精度高，不同型号在不同温度下的调节电压偏差较小。

六、应用信息

设计要求

在应用SGM40571时，需根据具体需求确定供电电压、快充电流、预充电电流和终止电流等参数。

电容选择

输入电容（CIN）应选择1μF低ESR陶瓷旁路电容，靠近IN和VSS引脚放置，以提供足够的电压裕量并减少输入噪声。输出电容（COUT）建议使用1μF低ESR陶瓷旁路电容（X7R/X5R等级），连接在OUT和VSS引脚之间，以确保稳态输出电压纹波、环路稳定性和负载电流瞬变时的电压过冲/欠冲。

电阻选择

ISET电阻用于配置快充电流，计算公式为(R{ISET}=K{ISET}/I{FAST - CHG})，其中(K{ISET}=540AΩ)。PRE - TERM电阻用于配置预充电电流和终止电流，计算公式为(R{PRE - TERM}=K{PRE - CHG}×%I_{FAST - CHG})。

电源供应

SGM40571的输入电源电压范围为3.5V - 28V，电流能力应至少满足最大设计充电电流，且电源应良好稳压。若电源连接点距离芯片较远，建议使用较大电容。

七、布局指南

为确保SGM40571的最佳性能，布局时需注意以下几点：

1. 去耦电容和输出滤波电容应尽可能靠近芯片，缩短IN、OUT和GND（散热焊盘）到这些组件的走线长度。
2. 低电流GND连接应与高电流充电或放电路径分离，采用单点接地技术。
3. 高电流充电路径的走线应根据最大充电电流适当调整尺寸，以避免电压降。
4. 散热焊盘和引脚走线应设计得尽可能宽，以提高散热性能。

八、总结

SGM40571以其丰富的功能、高精度的充电控制和完善的保护机制，为单节锂离子和锂聚合物电池充电提供了优秀的解决方案。在实际应用中，电子工程师可根据具体需求合理配置参数，优化布局，以充分发挥该芯片的性能。大家在使用SGM40571的过程中，有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。