SGM41100：小巧封裝下的鋰離子/聚合物電池保護利器

在如今的電子設備中，鋰離子/聚合物電池的應用越來越廣泛，而電池的安全保護也成為了至關重要的一環。今天，我們就來深入了解一下SGMICRO推出的SGM41100，一款專為鋰離子/聚合物可充電電池設計的單芯片保護器件。

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一、產品概述

SGM41100是一款真正的單芯片鋰離子/聚合物電池保護器，采用了超小超薄的封裝形式。它集成了聚合物可充電電池安全運行所需的所有保護功能，為電池提供了全方位的防護。其小巧的解決方案尺寸，為小型可穿戴設備等產品在有限的空間內安裝電池留出了更多的空間。

該器件工作溫度范圍為 -40℃ 至 +85℃，采用了薄型低輪廓的UTDFN - 1.5×2 - 6L封裝，標稱高度僅為0.5mm，非常適合小型電池的封裝設計。

二、產品特性

2.1 超緊湊保護方案

SGM41100將所有保護功能和所需的低導通電阻斷開開關集成在一個芯片上，大大節省了電路板空間。其導通電阻典型值僅為44mΩ，工作電流典型值為1μA，具有較低的功耗。

2.2 多種保護閾值可選

• 過壓保護閾值：工廠可編程的過壓保護（OVP）閾值選項從4.20V到4.55V，步長為0.05V，可以根據不同的電池需求進行靈活設置。
• 欠壓保護閾值：提供2.4V、2.5V、2.8V和3.0V四種欠壓保護（UVP）閾值選項，有效防止電池過度放電。
• 過流保護閾值：充電/放電過流保護提供4種閾值組合選項，能夠滿足不同應用場景下的過流保護需求。

2.3 其他保護特性

• 深度放電關機：當電池深度放電時，器件可進入100nA的深度放電關機狀態，進一步降低功耗，保護電池。
• 從0.2V充電：支持從0.2V開始對耗盡的電池進行充電，方便電池的恢復和使用。
• 輸入浪涌鉗位：能夠有效鉗位輸入浪涌，保護電池和器件免受浪涌電流的沖擊。
• 多種安全保護：具備輸入過壓安全、負載短路安全、反極性電池安全、輸入反接安全和電池組并聯安全等多種保護功能，確保電池在各種異常情況下的安全。
• 鎖定功能：支持鎖定關閉功能，方便電池的運輸和組裝。

三、應用領域

SGM41100廣泛應用于物聯網設備、可穿戴設備和電池組等領域。在這些對電池體積和安全性要求較高的應用中，SGM41100的超緊湊設計和全面的保護功能能夠為電池提供可靠的保障。

四、典型應用電路

文檔中給出了SGM41100的典型應用電路和演示板輪廓。在電池組裝過程中，需要注意避免電池兩端（P和M）的短路。

五、產品選型與訂購信息

SGM41100提供了多種型號可供選擇，不同型號的過壓保護閾值、欠壓保護閾值和過流保護閾值組合不同。具體的型號、封裝描述、指定溫度范圍、訂購編號、封裝標記和包裝選項等信息在文檔的表格中有詳細列出。

六、電氣特性與性能

6.1 電氣特性

文檔中給出了SGM41100在不同條件下的電氣特性參數，包括過壓檢測延遲、欠壓檢測延遲、過流檢測延遲等。這些參數對于設計人員在實際應用中進行電路設計和性能評估非常重要。

6.2 典型性能特性

通過一系列的圖表展示了SGM41100在不同條件下的典型性能特性，如歸一化充電過壓與充電電流、溫度的關系，歸一化充電過流與電池電壓、溫度的關系等。這些特性曲線可以幫助設計人員更好地了解器件在不同工作條件下的性能表現。

七、詳細工作原理與保護機制

7.1 電壓相關保護

• 過壓保護：當電池電壓達到過壓閾值（VoV）時，充電路徑開路。當充電器電壓低于電池電壓且電池電壓回落到過壓閾值以下約VovHYS時，充電路徑再次閉合。
• 欠壓保護：當電池電壓低于欠壓閾值（VUV）時，放電路徑開路。如果電池電壓進一步降低到約1.67V，器件進入關機狀態以降低電流消耗。當充電電源接入且電池電壓上升到VUV閾值以上約VUVHYS時，放電路徑再次閉合。
• 耗盡電池充電：根據電池電壓的不同狀態，器件提供了不同的充電模式，確保耗盡的電池能夠安全充電。

7.2 電流相關保護

• 過流保護：當出現放電過流情況并持續放電過流檢測延遲（tODD）時間時，放電路徑開路。經過tRETRY時間后進行重試，最多重試N（8）次。如果重試后過流情況仍然存在，器件進入非導通鎖定狀態，直到重新激活。
• 短路保護：當放電電流超過過流閾值的3倍（_04/_06/_09選項）或2倍（_13選項）時，放電路徑立即斷開，以保護電池免受潛在的過流應力。
• 突發負載沖擊：在許多系統中，可能會出現瞬間過載情況。器件允許在檢測到放電過流后的放電過流檢測延遲時間內，放電路徑保持閉合，以應對這種短時間的放電情況。
• 充電過流保護：當檢測到充電過流時，器件進入鎖定狀態。通過移除充電器（電池組移除）可以重置該狀態。

7.3 電池并聯與交付狀態

• 電池并聯：當并聯兩個使用SGM41100的電池組時，可能會出現瞬間電流浪涌，導致低電壓電池組的充電過流保護和高電壓電池組的放電過流保護。建議在并聯之前將電池組置于鎖定開路非導通狀態，以避免電流過應力。
• 電池交付狀態：建議在運輸和生產過程中，將電池組置于鎖定關閉非導通狀態，以避免意外短路。通過瞬間短接BYPS和PCKN可以將SGM41100置于鎖定狀態。

7.4 浪涌、ESD和反接保護

• 浪涌保護：SGM41100能夠吸收PCKP和PCKN之間的電壓浪涌，通過開關和電池將浪涌電流傳導出去。
• ESD保護：由于集成電路容易受到ESD損傷，在使用過程中需要采取適當的ESD保護措施。
• 反接保護：器件能夠承受電池反接或充電輸入反接的情況，但不能同時出現兩種反接情況。

八、注意事項

8.1 評估測試注意事項

在進行評估測試時，需要注意一些電子負載模擬器可能會產生過大的浪涌電流，一些BPM測試儀可能會出現電壓過渡浪涌，這些都可能觸發SGM41100的保護功能。因此，在使用這些設備進行評估時需要謹慎操作，并確保外部電壓和電流在絕對最大額定值范圍內。

8.2 參數選擇注意事項

不同供應商的電池可能需要不同的保護參數。在選擇保護參數時，建議咨詢電池供應商，以確保為特定電池型號設置合適的保護限制。同時，需要注意保護電路和充電器電路的參數設置，避免參數不匹配導致的問題。

九、總結

SGM41100是一款功能強大、性能可靠的鋰離子/聚合物電池保護器件。其超緊湊的封裝設計、豐富的保護功能和靈活的參數設置，使其在物聯網設備、可穿戴設備等領域具有廣泛的應用前景。在實際應用中，設計人員需要根據具體的應用需求和電池特性，合理選擇器件型號和保護參數，并注意評估測試和參數設置的注意事項，以確保電池的安全和可靠運行。

你在使用SGM41100的過程中遇到過哪些問題呢？或者你對電池保護器件還有哪些其他的需求和疑問？歡迎在評論區留言討論。