SGM41575：高性能1 - 4 节电池充电器的卓越之选

在电子设备的设计中，电池充电器的性能至关重要，它直接影响着设备的充电效率、电池寿命以及系统的稳定性。SG Micro 推出的 SGM41575 是一款 I2C 控制的 1 - 4 节电池充电器，集成了 4 个开关 MOSFET 的降压 - 升压功能以及系统电源路径管理，为我们带来了诸多优势。

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一、产品特性亮点

1. 宽输入电压范围与高耐压能力

SGM41575 具备 3.6V 至 24V 的宽工作输入电压范围，可持续承受高达 30V 的电压。这使得它能够适应各种不同的电源适配器，无论是传统的 5V USB 适配器，还是高电压的 HVDCP 和 USB - PD 适配器，都能轻松应对。

2. 低功耗设计

在仅由电池供电的模式下，其静态电流低至 22μA（典型值）；在关机模式下，关机电流更是低至 0.4μA（典型值）。这种低功耗设计有助于延长电池的使用时间，特别是在设备长时间闲置或处于低功耗状态时，能有效减少电池的损耗。

3. 高效充电能力

对于 2 节 8V 电池，从 12V 输入以 2A 充电电流充电时，效率高达 95.5%。同时，其快速充电电流可在 50mA 至 5A 之间以 10mA 的步长进行编程，满足不同电池和设备的充电需求。

4. 灵活的 OTG 功能

支持 USB On - The - Go（OTG）操作，默认在 VBUS 上提供 5V 输出，输出电流限制高达 3.32A。OTG 电压可在 2.8V 至 22V 之间以 10mV 的分辨率进行编程，支持 USB - PD PPS 功能，方便为其他设备充电。

5. 全面的保护功能

具备电池温度监测、充电安全定时器、过流和过压保护等多种保护功能。当出现任何故障时，会通过 nINT 脉冲通知主机，确保电池充电和系统运行的安全性。

二、工作模式与原理

1. 电源路径管理

采用窄 VDC 架构（NVDC），通过 BATFET 将系统与电池分离。即使没有电池或电池完全耗尽，系统电压也能被调节到高于最低系统电压。同时，具备动态功率管理（DPM）功能，可避免输入适配器过载，通过减少充电电流来保持系统电压在最低设置值。

2. 充电模式

根据适配器电压和电池电压，自动工作在降压、升压或降压 - 升压配置下，支持 1 - 4 节锂离子或锂聚合物电池的充电。充电过程分为涓流充电、预充电、恒流充电、恒压充电和可选的顶充涓流充电五个阶段，确保电池充电的安全和高效。

3. OTG 模式

当满足一定条件时，如电池电压高于 (V{BAT_OTG})、VBUS 电压低于 (V{VBUS_PRESENT}) 且 TS 引脚电压在正常范围内，可开启 OTG 模式。在 OTG 模式下，设备将电池的能量输送到外部 USB 端口，同时会监测和调节电池放电电流，以确保系统负载的优先级。

三、应用设计要点

1. 电感选择

提供 750kHz 和 1.5MHz 两种频率操作，可在 POR 时通过 PROG 引脚电阻进行配置，也可在正常操作期间进行编程。对于 750kHz 操作，推荐使用 2.2μH 的电感；对于 1.5MHz 操作，推荐使用 1μH 的电感。选择电感时，需考虑降压和升压操作，确保电感的纹波电流在最大输出或输入电流的 20% - 40% 范围内，且电感饱和电流 (I{SAT}) 高于 (I{PK_BUCK}) 和 (I_{PK_BOOST}) 中的较大值。

2. 电容选择

• 输入电容：在降压模式下，选择低 ESR 陶瓷输入电容（X7R 或 X5R），以满足足够的电压和 RMS 纹波电流额定值，用于解耦输入开关纹波电流。在升压模式下，VBUS 和 PMID 的有效电容应足够大，以吸收 VBUS 输入开关纹波电流。同时，由于 VBUS 和 PMID 之间内部连接有一个典型的 10mΩ 电阻用于电流感应，在 PMID 引脚放置的电容不能太大，建议连接一个 10μF/25V/0805 陶瓷电容和一个 0.1μF 陶瓷电容到 GND。
• 输出电容：在降压模式下，输出电容需有足够的 RMS 电流额定值，以承载电感开关纹波并为系统瞬态电流需求提供足够的能量。在升压模式下，输出电流是不连续的，需要输出电容为负载提供交流电流，推荐使用低 ESR 陶瓷电容。

3. SFET 选择

支持通过连接外部 N 沟道 MOSFET（SFET）实现船运模式、关机模式和系统电源复位功能。对于 1 节电池应用，建议选择 (V{GS(TH)_MAX}) 低于 1.5V 的 MOSFET 作为 SFET，以避免过高的 (R{DS(ON)}) 和过低的 BAT 电压。

4. 布局准则

由于开关节点会产生高频噪声，因此在布局时需要特别注意。要将输出电容尽可能靠近 SYS 和 BAT 引脚放置，输入电容靠近 PMID 和 GND 引脚放置，电感靠近 SW1 和 SW2 引脚连接。同时，要注意减少电流路径阻抗和环路面积，避免使用过孔，保持高频电流路径短且在同一层，使用单独的模拟地（AGND）并仅在一点与 GND 连接，以减少噪声干扰。

四、总结

SGM41575 凭借其宽输入电压范围、低功耗、高效充电、灵活的 OTG 功能以及全面的保护机制，成为智能手机、平板电脑和其他便携式设备中电池充电和电源路径管理的理想选择。在设计过程中，合理选择电感、电容和 SFET，并遵循正确的布局准则，能够充分发挥 SGM41575 的性能优势，为电子设备提供稳定、高效的充电解决方案。

各位电子工程师在实际应用中，不妨考虑 SGM41575 的这些特性，结合具体的设计需求，打造出更优秀的产品。你在使用类似充电器的过程中，遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。