SGM41107：小巧封裝的鋰離子/聚合物電池保護芯片
SGM41107：小巧封裝的鋰離子/聚合物電池保護芯片
在如今的電子設備中，鋰離子/聚合物電池因其高能量密度和長壽命而被廣泛應用。然而，為了確保電池的安全和穩(wěn)定運行，一款可靠的電池保護芯片至關重要。今天，我們就來詳細了解一下SGMICRO推出的SGM41107電池保護芯片。
文件下載：SGM41107.pdf
一、產品概述
SGM41107專為鋰離子/聚合物可充電電池的初級保護而設計。它將聚合物可充電電池安全運行所需的所有保護功能集成在一個微小而輕薄的封裝中。這種小巧的解決方案尺寸為小型可穿戴設備節(jié)省了更多空間，以便在有限的空間內安裝電池。
該芯片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，保護功能包括充電和放電保護，主要檢測和保護電池過充、過放和過流。在深度放電的情況下，它還能斷開電池組的連接。
SGM41107的工作溫度范圍為 -40℃ 至 +85℃，采用超薄的XTDFN - 1×1 - 4L封裝，標稱高度僅為0.37mm，非常適合小型電池的封裝設計。
二、應用領域
- 物聯(lián)網設備：如智能手環(huán)、智能手表等，這些設備對電池保護和空間要求較高，SGM41107的小巧封裝和全面保護功能正好滿足需求。
- 可穿戴設備：為可穿戴設備提供可靠的電池保護，確保設備的穩(wěn)定運行。
- 電池組：用于各種電池組的保護，提高電池組的安全性和可靠性。
三、產品特性
3.1 超緊湊保護解決方案
采用微小輕薄的封裝，為設備節(jié)省空間。
3.2 低導通電阻
導通電阻典型值為75mΩ，可降低功耗。
3.3 低工作電流
工作電流典型值為1.25μA，有助于延長電池續(xù)航時間。
3.4 工廠可編程過壓閾值
過壓閾值范圍為4.3V至4.69V，步長為10mV，可根據(jù)不同電池需求進行編程。
3.5 全面的保護功能
包括過充/放電電流保護、過放檢測電壓控制、放電短路保護、運輸模式、上電自鎖、電池欠壓保護等。
3.6 0V電池充電功能
支持對電壓極低的電池進行充電。
3.7 低功耗深度放電關機
深度放電關機電流典型值為10nA，進一步降低功耗。
3.8 多種安全保護
輸入過壓安全、負載短路安全、電池反接安全、電池組并聯(lián)安全等。
3.9 綠色環(huán)保封裝
采用綠色XTDFN - 1×1 - 4L封裝，符合RoHS和HSF標準。
四、引腳配置與功能
4.1 引腳配置
| SGM41107采用XTDFN - 1×1 - 4L封裝，引腳配置如下： | PIN | NAME | TYPE | FUNCTION |
|---|---|---|---|---|
| 1 | VDD | P | 設備偏置電源/電池電壓感應輸入。在該引腳和BATN引腳之間放置一個電容，并在該引腳和電池組正極連接之間放置一個1kΩ電阻。 | |
| 2 | BATN | P | 開關端子：連接到電池負極。 | |
| 3 | CTL | AI | 運輸模式控制和欠壓保護選擇引腳。 | |
| 4 | PCKN | P | 開關端子：連接到系統(tǒng)負載的負極。 | |
| 暴露焊盤 | EP | - | 封裝暴露焊盤，無內部連接。建議外部連接到BATN。 |
4.2 引腳功能
- VDD：為芯片提供偏置電源，并用于感應電池電壓。
- BATN：連接到電池負極，是開關的一個端子。
- CTL：用于控制運輸模式和選擇欠壓保護閾值。
- PCKN：連接到系統(tǒng)負載的負極，也是開關的一個端子。
五、保護功能詳解
5.1 電壓相關保護
- 過充保護：在充電過程中，周期性地監(jiān)測電池電壓。當檢測到電池電壓高于過壓閾值（(V{BAT}>V{OV})）時，電池開關進入充電阻斷模式，禁止進一步充電，只允許電流向放電方向流動。當電池電壓因放電降至過充釋放電壓（(V_{OV}-210mV)）時，充電恢復。過壓閾值取決于所選的“AA”代碼。
- 欠壓保護：在放電過程中，周期性地監(jiān)測電池電壓。當檢測到電池電壓低于欠壓閾值（(V{BAT}
5.2 電流相關保護
- 過充電流保護：當充電器連接時，如果過充電流達到 (I{OC}) 并持續(xù) (t{OCC}) 或更長時間，SGM41107進入過充電流狀態(tài)。當放電電流流動且負載連接時，該狀態(tài)釋放。
- 過放電流保護：當過放電流條件發(fā)生并持續(xù)過放電流檢測延遲 (t_{ODC}) 時，放電路徑關閉。SGM41107進入過放電流狀態(tài)，當檢測到充電時，該狀態(tài)釋放。
5.3 短路保護
當放電電流超過短路電流閾值 (I{SHORT}) 時，放電路徑在 (t{OCSD}) 內立即斷開，以保護電池免受潛在的過流應力。當檢測到充電器時，釋放該狀態(tài)。
5.4 0V電壓充電功能
該功能允許對電壓極低的電池進行充電。當充電器連接且電壓約為1.5V時，充電開始。如果電池電壓在0V至 (V_{UV}) 范圍內，充電MOSFET導通，充電電流通過放電MOSFET體二極管流動。
5.5 上電自鎖功能
SGM41107在首次焊接時自鎖，電池無法放電。當檢測到充電器時，該狀態(tài)釋放。
5.6 電池反接保護
在電池反接的情況下，流入負載的電流不會被設備阻斷。反向電流不會損壞設備，只要電流不過高導致過熱損壞即可。
5.7 控制引腳功能
- CTL引腳激活UVP1：當CTL引腳電壓等于或低于0.4V并持續(xù)3s或更長時間時，欠壓保護閾值設置為 (V_{UV1})。
- CTL引腳激活UVP2：當CTL引腳電壓高于0.55V且低于1.15V并持續(xù)20ms或更長時間時，欠壓保護閾值設置為 (V_{UV2})。
- CTL引腳激活運輸模式：當CTL引腳電壓等于或高于1.35V并持續(xù)1s或更長時間時，SGM41107關閉充電和放電MOSFET，停止充電和放電。
六、典型性能特性
SGM41107的典型性能特性包括過充檢測電壓、過放檢測電壓、短路檢測電流、工作電流和導通電阻等隨溫度和電源電壓的變化關系。這些特性有助于工程師在不同的工作條件下評估和設計電路。
七、應用注意事項
7.1 ESD防護
該集成電路對ESD敏感，如果不仔細考慮ESD保護措施，可能會損壞芯片。建議在處理和安裝集成電路時采取適當?shù)念A防措施。
7.2 電化學腐蝕
電池會持續(xù)在電極上施加電位，可能導致電化學腐蝕。腐蝕產物可能會在表面貼裝器件下方的空洞中擴散，導致漏電。建議使用防潮涂層，特別是在使用緊湊型設備時。
7.3 評估測試
一些電子負載模擬器可能有過大的浪涌電流，一些BPM測試儀可能有電壓過渡浪涌，這些可能會觸發(fā)SGM41107的保護功能。在使用這類設備進行評估時，需要仔細注意。同時，外部電壓和電流應限制在數(shù)據(jù)手冊中規(guī)定的絕對最大額定值范圍內。
7.4 保護參數(shù)選擇
不同供應商的電池型號可能針對不同應用進行了定制。在選擇保護參數(shù)時，應咨詢電池供應商以獲取特定電池型號的保護限值。同時，保護電路和充電器電路中影響相同變量的參數(shù)應設置為適當?shù)某潆娀蚍烹姳Ｗo順序。例如，電池的過壓閾值應比充電器的恒壓閾值高50mV至100mV。
八、總結
SGM41107是一款功能強大、封裝小巧的鋰離子/聚合物電池保護芯片，具有全面的保護功能和低功耗特性。它適用于各種物聯(lián)網設備、可穿戴設備和電池組等應用場景。在使用過程中，工程師需要注意ESD防護、電化學腐蝕、評估測試和保護參數(shù)選擇等問題，以確保芯片的正常運行和電池的安全。你在使用類似電池保護芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。
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