【产品】圣邦微电子全新高效率开关型5A锂电池充电管理芯片SGM41509,提供优秀快充方案

2021-04-26 SGMICRO
锂电池充电管理芯片,锂离子电池降压充电器,SGM41509,SGMICRO

近几年来,USB Type-C接口的普及为手机快充带来了革命性的变化,各种高功率开关型及开关电容型充电管理芯片的充电能力迅速提高,手机适配器功率也已经由5W、10W、18W发展为如今的30W、40W、65W甚至120W。快充带来的快感深受用户喜爱,低价高配成为行业发展趋势,中低端手机配置快充势在必行。同时,伴随快充的发展,适配器(Adaptor)的成本大幅度降低。如今,5V/3A、5V/4A输出的适配器在各大电商平台已随处可见。低价高配的趋势及低压大电流适配器的不断普及为主打低价高效率的锂电池充电管理芯片SGM41509提供了广阔空间。


SGM41509是圣邦微电子最新推出的一款高效率锂离子和聚合物锂离子电池降压充电器,可以为小型便携式设备中常见的单电池系统供电和充电,采用绿色TQFN-4×4-24L封装,-40℃至+85℃工作环境温度。


SGM41509采用TSMC 5V工艺MOSFET,相比于常见的20V工艺芯片,在相同尺寸的晶圆上拥有更低的MOSFET导通阻抗和更低的充放电损耗,带来了更高的充电效率、更低的温升、更大的充电电流和更短的充电时间。内部集成的4个MOSFET典型导通阻抗分别是22mΩ、30mΩ、20mΩ和13mΩ,远低于同类产品。


图1 5V输入时的充电效率曲线


由上图可见,在5V充电时,相比于20V/3A的SGM41511和20V/5A的SGM41510,5V/5A的SGM41509具有更高的充电效率。


图2 多款充电管理芯片充电功率损耗和充电电流关系曲线


图2展示了圣邦微电子及友商多款充电管理芯片充电功率损耗和充电电流关系曲线。可以看出:在相同的充电电流下,SGM41509具有更低的功率损耗(正比于温升)。例如在常用的5V/2A充电场景,SGM41509比SGM41511的温升低约42%(0.46W vs. 0.78W);在相同的功率损耗(温升)下,SGM41509可以提供更大的充电电流和更短的充电时间。例如在0.78W损耗时,SGM41511充电电流为2A,而SGM41509充电电流可达2.9A,充电时长大大缩短。


SGM41509主要特性

完整的涓流、预充、恒流、恒压和限时浮充

3.84V至4.608V电池充电时最大充电电流5A

5V输入1.5A充电效率达94.5%

5V输入3A充电效率达93%

2.4A OTG电流输出能力

OTG模式5V/1A输出时效率达95%

I2C接口,灵活设置各充电参数

外部过压保护MOSFET驱动接口

可供外部模数转换器读取各电压电流参数的CM接口

支持低功耗仓储模式

兼容性好

输入电压电流动态调节功能

过压、过流、过热、充电超时等保护功能

-40℃至+85℃工作温度范围

绿色TQFN-4×4-24L封装



图3 SGM41509封装图


图4 SGM41509典型应用简化电路示意图


SGM41509具有完整的涓流充电、预充电、恒流充电、恒压充电等锂电池充电流程,具备充电截止时的自动阻抗补偿功能和充电超时保护功能。采用电池开关将电池与系统(负载)断开,当电池充满后,关断电池脱离开关,并稳定为系统负载供电,保证电池安全同时可延长使用寿命,并支持低功耗仓储模式。


图5 实测电池充电IV曲线


SGM41509仅在输入电压低于5.6V时启动充电功能,当输入过压时,其过压保护OVPD接口可在100ns内关闭外部用于过压保护的N-MOSFET,以防止芯片损坏。当然,也可以配合使用独立的过压保护器件。


SGM41509采用独有的模数转换器电压电流监控模式,它提供充电电流、放电电流、VBUS输入电流、电池电压、系统端电压、VBUS电压等的采样输出接口CM,交由外部MCU的模数转换器处理。这种结构有两点优势:外部MCU自带的模数转换器一般可以达到10位至12位检测精度,比同类产品自带的7位模数转换器具有更高的检测精度;这也避免了通过I2C读取错误的寄存器模数转换器参数值的可能性。


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