電池保護(hù)控制器+MOSFET開關(guān)單芯二合一

 

SGM41100A系列產(chǎn)品是圣邦微電子在業(yè)內(nèi)最早獲得市場廣泛認(rèn)可的結(jié)合了保護(hù)控制器和MOSFET開關(guān)單芯兩種功能的小微電池保護(hù)芯片。相比于早期的分立控制器和MOSFET開關(guān)電池保護(hù)方案，SGM41100A具備尺寸極小的絕對優(yōu)勢，大大減小了電池保護(hù)板面積，提升了電池有效容量的體積空間。

 

SGM41100A與傳統(tǒng)方案體積對比：

 

1. SGM41100A：尺寸1.5mm × 2mm = 3mm2，外圍1C+1R兩個(gè)元件。

2. 分立器件DW01+MOSFET：尺寸3mm × 3mm + 3mm × 3mm = 18mm2，外圍1C+2R三個(gè)元件。

3. 多芯片封裝（Multichip Packaging）方案DW01MCG：尺寸2.1mm × 5.8mm = 12.18mm2，外圍1C+2R三個(gè)元件。

 

圖1 SGM41100A與傳統(tǒng)方案實(shí)物尺寸對比

 

電池?cái)嚅_狀態(tài)下最大功耗100nA

 

SGM41100A具備三種工作狀態(tài)：電池接通、電池欠壓保護(hù)斷開和充放電壓電流異常保護(hù)斷開。在結(jié)溫-40℃至+85℃的全溫度范圍內(nèi)，開關(guān)接通狀態(tài)下的自身功耗最大值僅1.5μA（典型值0.9μA），斷開狀態(tài)下的功耗最大值僅100nA。

 

相較于分立和多芯封裝產(chǎn)品5μA至6μA的工作電流和1μA至2μA的欠壓保護(hù)狀態(tài)電流損耗，SGM41100A更加適合TWS耳機(jī)、智能手環(huán)等小微電池可移動(dòng)設(shè)備。設(shè)備出口船運(yùn)及售前倉儲(chǔ)時(shí)間通?？蛇_(dá)3至6個(gè)月，此時(shí)其斷開狀態(tài)的超低耗電則更顯難能可貴。

 

SGM41100A主要特性

 

●     極小緊湊型SoC電池保護(hù)方案；

●     42mΩ導(dǎo)通阻抗；

●     0.9μA（典型值）工作電流；

●     完整的充電過壓、充電過流、放電過流、過放欠壓保護(hù)功能；

●     4.2V至4.55V（50mV步進(jìn)）過壓保護(hù)門限可選；

●     3種適合小微電池的過流保護(hù)門限可選；

●     2.4V/2.6V/2.8V/3.0V電池欠壓保護(hù)門限可選；

●     1.6V深度放電關(guān)斷功能；

●     50nA電池欠壓及深度放電關(guān)斷電流；

●     抗輸入反接、抗電池反接；

●     0.2V電池安全可充電門限；

●     輸出默認(rèn)關(guān)閉，有利于組裝和運(yùn)輸安全；

●     工作溫度范圍-40℃至+85℃；

●     UTDFN-1.5×2-6L綠色封裝。

 

圖2 SGM41100A封裝圖

 

圖3 SGM41100A典型應(yīng)用電路圖

 

SGM41100A具有完整的充電過壓保護(hù)、充電過流保護(hù)、放電過流保護(hù)及過放欠壓保護(hù)功能；有8個(gè)過壓保護(hù)閾值、4個(gè)欠壓保護(hù)閾值和3個(gè)過流保護(hù)閾值（過充電流、過放電流、短路電流組合）選項(xiàng)，可產(chǎn)生共計(jì)8×4×3=96種參數(shù)組合供客戶針對不同規(guī)格的電池自由選擇。

 

表1 器件閾值選型

 

一些分享

 

1. 關(guān)于0V可充電的危險(xiǎn)性

 

電池化成過程需要嚴(yán)格的充電電壓、充電電流及充電時(shí)長控制，以便安全可靠地形成電池SEI膜。一般認(rèn)為電池SEI膜在0.2V時(shí)已經(jīng)大量形成，并在0.8V時(shí)充分形成（各廠家電池存在差異）。如果電池電壓過放后電壓達(dá)到0V，往往意味著SEI膜消失或內(nèi)部短路，此時(shí)如果繼續(xù)充電會(huì)非常危險(xiǎn)。如圖4所示，VARTA公司在其電池操作注意事項(xiàng)中明確指出：
 

單個(gè)電池電壓低于其規(guī)定的耗盡電壓閾值后不得充電！

 

圖4 VARTA電池操作注意事項(xiàng)

 

2. 電池是靜電敏感器件，應(yīng)做好ESD防護(hù)

 

下圖為一個(gè)典型的電池電極之間異物尺寸和擊穿電壓的對應(yīng)關(guān)系。由圖可見，電池本身是靜電敏感器件，擊穿電壓最高可達(dá)500V，在隔膜受異物影響后的擊穿電壓急劇降低。

 

圖5 電池電極之間異物尺寸和擊穿電壓對應(yīng)關(guān)系

 

3. 小微電池應(yīng)選擇適當(dāng)過流保護(hù)門限的保護(hù)器件

 

TWS耳機(jī)電池容量多數(shù)處在30mAh至60mAh之間，假如按照電池允許的快充上限5倍率來計(jì)算，快充電流可以達(dá)到150mA至300mA之間，此時(shí)選擇的過充電流保護(hù)門限只需要略大一點(diǎn)，如6倍率，即180mA至360mA就足夠了。如果此時(shí)選擇一個(gè)900mA（30/15倍率）或更大的過充電流保護(hù)門限器件，則很難起到保護(hù)電池的作用。同樣，過放電電流、短路保護(hù)電流，也應(yīng)根據(jù)電池規(guī)格選擇有適當(dāng)保護(hù)電流門限的器件。

 

來源：圣邦微電子

 

 

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