圣邦微电子推出60W全集成升降压充电芯片SGM41574和SGM41575

关键词：全集成升降压；NVDC 充放电路径管理；动态功率管理

圣邦微电子推出 SGM41574 和 SGM41575 两款高集成度升降压电池充电及系统电源路径管理芯片。两个器件均内置四颗功率开关 MOSFET 和一颗连接系统与电池的充放电管理 MOSFET（BATFET）。凭借其高功率、高效率、双向升降压拓扑结构以及 NVDC(脚注1)充放电路径管理优势，SGM41574/5 可广泛应用于笔记本电脑、平板设备、无绳电动工具、清洁机器人等多个市场。

图 1 SGM41574 简化原理图

其中，SGM41574 采用 TQFN-4×4-29L 封装，SGM41575 采用 WLCSP-2.97×3.37-56B 封装，两者均能为极小尺寸、高功率密度应用提供理想的设计解决方案。相较于 SGM41574，SGM41575 额外提供了一个输入电源良好指示引脚 nPG，一个充电电流检测输出引脚 IBAT，以及一个连接检测电池负端电压的引脚 BATN。

图 2 SGM41574 封装引脚图

图 3 SGM41575 封装引脚图

卓越电气性能

SG Micro Corp

SGM41574/5 支持 3.6V 至 24V 的宽输入电压范围，电池充满电压可在 3V 至 18.8V 范围内灵活设置（10mV 步进），充电电流在 50mA 至 5A 之间可设（10mA 步进），能够良好适配一至四节锂离子或锂聚合物电池充电应用场景。其宽输入电压与电流范围支持 USB-PD 应用，最高充电功率可达 60W，能满足客户日益增长的用电功率需求和对系统快速补电的期待。

SGM41574/5 采用低阻抗功率路径，系统充电效率最高可达 96%（测试条件：VVBUS= 9V, VBAT= 8V, ICHG= 2A, fSW= 750kHz）。高效率充电不仅有利于节能环保，还能降低系统散热设计难度，有效控制电池温升，延长电池寿命。

图 4 SGM41574 两节电池充电效率

图 5 SGM41574 四节电池充电效率

SGM41574/5 具备高精度的充满电压与充电电流控制能力，SGM41574 典型参数精度范围见表 1 和 表 2。

表 1 SGM41574 不同充满电压下精度范围

充满电压（CV）设置值	精度范围
8.4V	-0.4% 至 +0.6%
12.6V	-0.25% 至 +0.25%
16.8V	-0.7% 至 +0.3%

表 2 SGM41574 不同快充电流下精度范围

快充电流（CC）设置值	精度范围
1A	-2.5% 至 +5.5%
2A	-2.5% 至 +2.5%
4A	-3% 至 +2%

智能功率路径管理

SG Micro Corp

1、NVDC 充放电路径管理

SGM41574/5 采用 NVDC 充放电路径管理架构，内置 BATFET 连接电池与系统，支持动态电源路径管理，可在适配器供电、电池补电及混合模式间智能切换。即便在没有电池或电池电量完全耗尽的情况下，系统电压仍可稳定维持在预设最低电压以上。当输入端适配器功率足够大，芯片可同时为系统供电和电池充电；当系统功率需求突增而适配器输入功率不足时，芯片会自动切换至补电模式，由电池和适配器一起为系统供电，确保设备正常运行。其正向功率传输路径如图 6 所示。

图 6 充电器正向功率传输路径示意图

2、输入动态功率管理

SGM41574/5 支持输入动态功率管理（DPM）功能，可实时监测并限制输入电压和输入电流，避免输入适配器过载或超出最大电流限制。在 DPM 模式下，芯片会通过动态调整充电电流优先保证系统供电需求，在系统功率较大的时候，支持电池与适配器一起为系统供电。SGM41574/5 还集成一种输入电流优化能力（ICO），可以监测调节最大输入电流限制，避免输入适配器工作在 VINDPM 过载状态。

图 7 VINDPM（输入电压动态功率管理）策略下系统电压、电池电压和电流的变化曲线

图 8 IINDPM（输入电流动态功率管理）策略下系统电压、电池电压和电流的变化曲线

3、双输入源选择功能

SGM41574/5 可灵活配置单输入源或双输入源两种架构，并配备双输入源选择管理功能，可通过软件配置实时切换供电源，适用于具备双输入充电端口设备，兼容有线与无线充电方案。

4、电池反向供电 VBUS 端口功能

通过寄存器设置，SGM41574/5 支持电池反向给 VBUS 端口设备供电，以满足 USB OTG、PD 等系统应用。该功能模式下，可设置 VBUS 输出电压范围为 2.8V 至 22V（最小步进 10mV），可设置 VBUS 输出电流限范围为 120mA 至 3.32A（最小步进 40mA）。

图 9 SGM41574 电池反向供电 VBUS 端口功率路径

5、储运模式（Ship Mode）

SGM41574/5 提供 SDRV 驱动引脚，可控制外部 N-MOSFET 实现储运模式。在仅由电池供电时，主机可以通过 I²C 接口将设备设置为储运模式或关断模式，从而断开电池至系统的供电路径，降低漏电流，有利于降低便携式设备在出厂运输、长期储存过程中的电池耗电，延长电池寿命。

图 10 SGM41574 电路配置（未使用 Ship-FET）

图 11 SGM41574 电路配置（使用 Ship-FET）

灵活通讯与智能识别

SGM41574/5 支持 I²C 通信接口。主机可通过 I²C 接口灵活配置充电电压、充电电流、系统电压、OTG 输出电压等功率参数，并实时监测芯片运行状态和故障示警。芯片还集成了多个 16 位 ADC，可用于监测输入电压、输入电流、电池电压、充电电流、系统电压以及电池和芯片的温度，为实现智能、安全、可靠的充电策略提供数据支持。

SGM41574/5 支持单机模式运行。无需主机控制即可自动检测电池电压并按默认参数设置开始充电。在非 DPM 或热调节模式下，检测到充满电后，充电周期将自动截止；如果电池电压再次低于复充阈值，则自动开启新一轮充电周期。

SGM41574/5 可通过 D+/D- 引脚自动识别输入电源类型，器件符合 USB BC1.2 协议规范，可识别 SDP、CDP、DCP 和非标准类型适配器。同时还内置 QC2.0 快充握手协议，支持可调高压适配器（HVDCP）的快速充电应用。通过配置 DPLUS_DAC 和 DMINUS_DAC 寄存器，用户还可以实现其他适配器接口协议的定制化。

全面监控与多重保护

SGM41574/5 为电池充电和系统运行提供全面的保护，包括输入/系统/电池过压保护、正向和反向输出过流保护、芯片热关断保护、电池温度监控、充电安全定时器等。一旦触发故障或保护状态，芯片可通过 STAT 引脚闪烁示警，并通过 nINT 引脚向主机发送负脉冲信号，内置状态寄存器也会实时记录芯片运行状态和故障保护状态。通过内置的 16 位 ADC，主机也可以实时监测输入电压、输入电流、电池电压、充电电流、系统电压以及电池和芯片的温度等参数，助力系统实现更灵活、安全、可靠的充电策略。

SGM41574/5 典型参数一览

输入电压范围：3.6V 至 24V；

最高输入耐压：30V；

支持电池节数：一至四节；

电池充满电压：3V 至 18.8V，10mV 步进；

最低系统电压：2.5V 至 16V，250mV 步进；

快充充电电流：50mA 至 5A，10mA 步进；

预充充电电流：40mA 至 2A，40mA 步进；

截止电流：40mA 至 1A，40mA 步进；

输入电压限值（VINDPM）：3.6V 至 22V，100mV 步进；

输入电流限值（IINDPM）：100mA 至 3.3A，10mA 步进；

VBUS反向输出电压：2.8V 至 22V，10mV 步进；

VBUS反向输出电流限值：120mA 至 3.32A，40mA 步进；

开关频率可选：750kHz，1500kHz；

充电效率：96%@VVBUS= 9V，VBAT= 8V，ICHG= 2A，fSW= 750kHz；

支持轻载 PFM 模式和 OOA 功能；

双输入电源通道管理；

基于 BC1.2 协议自动识别适配器类型，支持 QC2.0 快充协议；

提供 SDRV 驱动引脚支持储运模式；

集成功率 MOSFET，电流检测与环路补偿；

NVDC 充放电路径管理；

输入电压、输入电流动态功率跟踪；

I²C 通讯端口；

集成 16 位 ADC 监测各电压、电流、结温等参数；

过压、过流、过热、短路、充电安全计时等多重保护。

脚注1：NVDC 充放电路径管理架构是从传统高功率桥接充电路径（HPB）衍生而来，是一种低压差充电方案，即在充电时让系统供电电压跟随电池电压。如果电池电压与系统供电电压接近，则充电电源的输入电流可以方便地在负载和电池之间分流，充电电源不需要考虑同时给系统和充电满额配置，从而降低系统方案的成本。此外，即使在没有电池或电池电压很低时，设备也能维持最低系统电压，从而提升系统稳定性。

关于圣邦微电子

圣邦微电子（北京）股份有限公司（股票代码 300661）作为高性能、高品质综合性模拟和模数混合信号集成电路供应商，产品覆盖信号链和电源管理两大领域，目前拥有 36 大类 6600 余款可销售型号，为工业与能源、汽车、网络与计算和消费电子等领域提供各类模拟及混合信号调理和电源管理创新解决方案。