Android PowerSupply （五）ChargeIC SGM41511 IC简介

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Android PowerSupply （五）ChargeIC SGM41511 IC简介

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调试一个IC 了解它的基本功能特性是前提，以下内容是阅读ic规格书提取出来有助于调试ic驱动的内容

功能简介

SGM41511 是一款电池充电器和系统电源路径管理器件，具有集成转换器和电源开关，可与单节锂离子或锂聚合物电池配合使用。
这款高度集成的 3A 设备能够快速充电并支持适用于智能手机、平板电脑和便携式系统的宽输入电压范围。
 I2C 编程使其成为非常灵活的电源和充电器设计解决方案。
支持多种输入源，包括标准 USB 主机、充电端口和 USB 兼容高压适配器。默认输入电流限制是根据内置的 USB 接口自动选择的。此限制由系统中的检测电路（例如 USB PHY）决定。
SGM41511 是符合输入电流和电压调节的 USB 2.0 和 USB 3.0 电源规范。它还符合 USB On-The-Go (OTG) 额定功率规范，能够提高电池电压以在 VBUS 上提供 5.15V 的电流限制，电流限制为 1.2A（或 0.5A）。
系统电压由电源路径管理电路调节至略高于电池电压，并保持在可编程最小系统电压（默认为 3.5V）之上。因此，即使电池完全耗尽或移除，系统仍能保持供电。
还包括动态电源管理 (DPM) 功能，可在达到输入电流或电压限制时自动降低充电电流。如果系统负载在充电电流降低至零后继续增加，则电源路径管理通过将电池放电到系统来提供电池的不足，直到满足系统电源需求。这称为补充模式，可防止输入源过载。

无需软件控制即可完成充电周期的启动和终止。检测到的电池电压用于决定在充电周期的三个阶段之一中开始充电阶段：预调节、恒流或恒压。当充电电流低于预设限值且电池电压高于再充电阈值时，充电器功能将自动终止并结束充电周期。如果已充电电池的电压低于再充电阈值，充电器将开始另一个充电周期。

SGM41511 提供多项安全功能，例如过压和过流保护、电池温度监控、充电安全定时、热关断和输入 UVLO。 TS 引脚连接到 NTC 热敏电阻，用于根据 JEITA 配置文件在充电和升压模式下监控和保护电池温度。该器件还具有热调节功能，如果结温超过 80°C 或 120°C（可选），则充电电流会降低。

充电状态由 STAT 输出和故障/状态位报告。一旦发生故障，就会向 nINT 输出引脚发送一个负脉冲以通知主机。 BATFET 复位控制由 nQON 引脚提供，以退出运输模式或完全系统复位。

i2c 地址

I2C Slave Address of SGM41511 is: 0x6B

参考电路图

Pin脚信息

  • VAC:
    DC输入电压的检测输入（通常来自 AC/DC 适配器）。 必须连接到 VBUS 引脚。
  • PSEL：
    电源选择输入。 如果 PSEL 拉高，输入电流限制设置为 500mA (USB 2.0)，如果拉低，限制设置为 2.4A（适配器）。当与主机的 I2C 链接建立后，主机可以通过写入 IINDPM[4:0] 寄存器来设置不同的输入电 流限制值。
  • nPG:   
    开漏低电平有效输入电源良好指示器。 使用 10kΩ 上拉到逻辑高。 低状态表示输入良好（UVLO < VVBUS < ACOV，并且高于睡眠模式阈值，ILIM > 30mA）。
  • STAT：
    开漏充电状态输出。 使用 10kΩ 上拉至逻辑高（或 LED + 电阻器）。
    STAT 引脚的作用如下：
    充电期间：低（LED 亮起）。
    充电完成或充电器处于睡眠模式：高（LED 熄灭）。
    充电暂停（响应故障）：1Hz，50% 占空比脉冲（LED 闪烁）。
    该功能可通过 EN_ICHG_MON[1:0] 寄存器禁用。
  • SCL/SDA：
    i2c host 控制信号脚，需10k上拉逻辑高
  • nINT：
    开漏中断输出引脚。 使用 10kΩ 上拉到逻辑高轨。 nINT 引脚为低电平有效并发送一个 256μs 负脉冲以通知主机有关新充电器状态更新或故障的信息。
  • nCE：
    充电使能输入引脚（低电平有效）。 当 CHG_CONFIG 位为 1 且 nCE 引脚被拉低时启用电池充电。
  • TS
    温度验证电压输入（支持 JEITA 配置文件）。 连接到另一侧接地的电池 NTC 热敏电阻。 要设置工作温度窗口，可以通过 REGN 和 GND 之间的电阻分压器对其进行偏置。 如果 TS 电压超出编程范围，则充电暂停。 建议使用 103AT-2 型热敏电阻。
    如果不需要 NTC 和 TS 引脚功能，请使用 10kΩ/10kΩ 对作为电阻分压器。
  • nQON
  • BAT
    电池正极
  • SYS
    转换器输出的连接点。 SYS 连接到为系统供电的转换器 LC 滤波器输出。
  • REGN
    为 LSFET 驱动器和内部电路供电的 LDO 输出。
  • VBUS

功能特性

带有看门狗定时器的主机模式和默认模式操作

上电复位后，设备以默认模式（独立）启动，所有寄存器都复位，就像看门狗定时器超时一样。当主机处于睡眠模式或没有主机时，设备保持默认模式，在该模式下 SGM41511 像自主充电器一样工作。电池充电 6 小时（快速充电安全定时器的默认值）。然后充电停止，同时降压转换器继续运行为系统负载供电。在这种模式下，PSEL 引脚直接实时影响 IINDPM[4:0] 寄存器，并且 WATCHDOG_FAULT 位为高电平。
当设备由具有 I2C 的主机控制时，SGM41511 的大部分灵活性特性在主机模式下可用。通过将 WD_RST 位设置为 1，充电器模式从默认模式更改为主机模式。在此模式下，WATCHDOG_FAULT 位为低，所有设备参数均可由主机编程。为防止设备看门狗复位导致返回默认模式，主机必须通过设置 WATCHDOG[1:0] = 00 来禁用看门狗定时器，或者必须在到期前通过向 WD_RST 写入 1 来始终重置看门狗定时器以防止要设置的 WATCHDOG_FAULT 位。每次向 WD_RST 写入 1 时，看门狗定时器将重新开始计数。因此，应在溢出（到期）之前再次复位，以保持设备处于主机模式。如果看门狗定时器超时（WATCHDOG_FAULT 位 = 1），器件将返回默认模式，并且除 IINDPM[4:0]、VINDPM[3:0]、BATFET_RST_EN、BATFET_DLY 和 BATFET_DIS 位之外的所有寄存器都复位为其默认值保持它们的值不变。

电池充电管理

SGM41511 设计用于以最高 3A 的充电电流为单节锂离子或锂聚合物电池充电。 电池连接开关 (BATFET) 位于充电或放电电流路径中，具有低导通电阻 (28mΩ)，可实现高效率和低电压降。

自主模式下的充电周期

如果 CHG_CONFIG = 1 且 nCE 引脚被拉低，则启用充电。 在默认模式下，SGM41511 使用表 2 中列出的默认参数运行一个充电周期。在任何时候，主机都可以通过更改为主机模式来进行控制。

开始新的充电周期

如果转换器可以开始开关并且满足以下所有条件，则开始新的充电周期：
• NTC 温度故障未断言（TS 引脚）。
• 安全定时器故障未断言。
• BATFET 不会被强制关闭。 （BATFET_DIS 位 = 0）。
• 充电使能（3 个条件：CHG_CONFIG 位 = 1，ICHG[5:0] 寄存器不是 0mA 且 nCE 引脚为低电平）。
• 电池电压低于设定的完全充电水平 (VREG)。
如果电池电压低于再充电阈值电平（VREG - 100mV 或 VREG - 200mV，由 VRECHG 位配置），则新的充电周期会自动开始。 此外，如果充电周期完成，则可以通过触发 nCE 引脚或 CHG_CONFIG 位来启动新的充电周期。
通常，当充电电压高于再充电阈值水平且充电电流低于终止阈值时，如果设备未处于热调节或动态电源管理 (DPM) 模式，则充电周期终止。

充电状态报告

STAT 是一个开漏输出引脚，用于报告充电状态并可驱动 LED 进行指示：低电平表示充电正在进行，高电平表示充电完成或禁用，低/高交替（闪烁）表示充电故障 . 通过设置 EN_ICHG_MON[1:0] = 11，可以禁用 STAT（保持开漏开关关闭）。
CHRG_STAT[1:0] 状态寄存器通过两位报告当前充电阶段和状态：00 = 禁止充电，01 = 预充电，10 = 快速充电（恒流模式或恒压模式）和 11 = 充电 完全的。
当充电周期完成时，在 nINT 引脚上发送一个负脉冲以通知主机。

 

状态输出引脚（nPG、STAT 和 nINT）

电源良好指示（nPG 引脚和 PG_STAT 位）

当一个好的输入源连接到 VBUS 并检测到输入类型时，PG_STAT 状态位变高，nPG 引脚变低。 如果 VVBUS 上满足以下所有条件并且输入类型检测完成，则检测到良好的输入源：
• VVBUS 在工作范围内：VVBUS_UVLOZ < VVBUS < VVAC_OV。
• 设备未处于睡眠模式：VVBUS > VBAT + VSLEEP。
• 输入源不差：当应用IBAD_SRC (30mA TYP) 负载时，VVBUS > VVBUSMIN (3.5V TYP)。 （糟糕的源检测。）
• 完成输入源类型检测。
充电状态（STAT 引脚）
充电状态由开漏 STAT 引脚指示，如表 4 所述。该引脚能够驱动 LED（见图 1）。 如果 EN_ICHG_MON[1:0] 位设置为 11，则 STAT 引脚的功能被禁用。

  • nINT 中断输出引脚
    当充电器状态发生新的更新时，会通过 nINT 引脚发送一个 256μs 的负脉冲来中断主机。主机可能不会持续监控充电器设备，通过接收中断，它可以及时做出反应并检查充电器情况。
    以下事件可产生中断脉冲：

    1. REG09寄存器反映的所有故障（看门狗、升压过载、充电故障、电池过压和NTC）。
    2. 充电完成。
    3. PSEL 识别连接的源（USB 或适配器）。
      4、输入源电压进入“输入良好”范围：
      a) VVBUS 超过 VBAT（不在睡眠模式下）。
      b) VVBUS 低于 VVAC_OV。
      c) 当施加 IBAD_SRC (30mA TYP) 负载电流时，VVBUS 保持在 VVBUSMIN (3.5V TYP) 以上。
    4. 输入被删除或超出“输入好”范围。
    5. 发生 DPM 事件（VINDPM 或 IINDPM）（可屏蔽中断）。
      一旦发生故障，INT 脉冲被置位一次，故障位在 REG09 中更新。寄存器中的故障状态不会复位，直到主机读取它。在主机读取 REG09 并且所有先前的故障被清除之前，新的故障不会断言新的 INT 脉冲。因此，为了读取当前时间故障，主机必须连续读取 REG09 两次。第一次读取返回故障寄存器状态的历史记录（从上次读取或复位的时间开始），第二次读取当前活动故障。唯一的例外是 NTC_FAULT，它始终报告 TS 引脚的实际实时情况。
      REG09 不支持多读多写

 

 

Power-On-Reset (POR)

器件内部电路由 V（vbus） 和 VBAT 之间的较大电压供电。 当所选源的电压超过其 UVLO 电平（VVBUS > VVBUS_UVLOZ 或 VBAT > VBAT_UVLOZ）时，会发生 POR 并激活睡眠比较器、电池耗尽比较器和 BATFET 驱动器。 激活后，I2C 接口也将准备好进行通信，并且所有寄存器都重置为其默认值。

Power-Up from Battery Only (No Input Source)

当只有电池作为电源并且其电压高于耗尽阈值 (VBAT_DPL_RISE) 时，BATFET 将打开并将电池连接到系统。 静态电流最小，因为 REGN LDO 保持关闭。 由于 BATFET 的 RDSON 小，传导损耗也很低。 低损耗有助于延长电池运行时间。
持续监控通过 BATFET 的放电电流。 在补充模式下，如果发生系统过载（或短路）（IBAT > IBATFET_OCP），BATFET 立即关闭，BATFET_DIS 位设置为 1。 BATFET 将不会启用，直到应用输入源或 BATFET 之一 启用模式（Exit Ship Mode）方法（稍后解释）用于激活 BATFET。

Power-Up Process from the Input Source

连接输入源 (VBUS) 后，检查从 VAC 引脚感测到的电压以打开内部 REGN LDO 稳压器和偏置电路（无论是否存在电池）。 输入电流限制是在降压转换器启动之前确定和设置的。 VBUS 作为输入源上电时的动作顺序为：

  1. REG LDO 上电。
  2. 源头检测（鉴定）不良。
    3.输入源类型检测。 （基于 PSEL 输入。它用于设置默认输入电流限制 (IINDPM[4:0])。）
  3. 输入电压限制阈值（VINDPM 阈值）的设置。
  4. DC/DC 转换器上电。
    以下各节解释了上电步骤的详细信息。
posted @ 2021-06-15 13:39  mail181  阅读(878)  评论(0)  编辑  收藏  举报