多节锂电池管理基于圣邦微SGM41526多节锂电池充放电电源管理电路分析|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

基于圣邦微SGM41526多节锂电池充放电电源管理电路分析

最近项目上有个多节锂电池充放电管理的电路，控制芯片选择的是圣邦微的SGM41526，其利用两个外接的N-MOS以及一个P-MOS实现了电源路径（电池和适配器）的自动选择、切换以及相互之间的隔离保护，感觉挺有意思的，今天和大家分享、分析一下，如有不对的地方，也希望和大家一起后台或私信沟通[作揖]。

SGM41526为圣邦微推出的带电源路径自动选择、独立的锂离子/锂聚合物电池充放电管理芯片，其基本参数如下：

官方提供的典型参考电路如下：

电源路径自动选择/管理如何实现？

1、当检测适配器接入合适的电压后，进行如下处理（当然这里有一套复杂的逻辑判断、处理机制，这里不具体描述）

①芯片通过其内部的电荷泵使引脚nBATDRV输出一个高电压（要求Vg>=Vs），MOS管Q3关断，使得电池电压和系统电源断开；

②芯片通过其内部的电荷泵使引脚ACDRV输出一个高电压、引脚CMSRC输出一个电压（要求Vgs大于Q1/2的门限电压），同时打开MOS管Q1/2，使前端适配器电压和系统电源连通；关于Q2，这里需要多说一点，在Vgs大于门限电压，DS端导通后，电流由S流向D端，由于导通电阻极小（毫欧姆级别），Q2的节二极管其实是被“屏蔽”或者“短路”的，和平常用法稍有不一样的地方。

③Q1/2导通后，电流流过PVCC引脚，该引脚即为电池充电电源输入引脚，芯片内部通过一个BULK电路结构，由SW引脚对电池供电。这里的自举电容C5用于给内部的上N-MOS充电，续流二极管D4用于在内部MOS关断时和外部的电感一起构成续流回路。

2、当检测适配器没有电压或者电压不在合适范围内，进行如下处理（当然这里有一套复杂的逻辑判断、处理机制，这里不具体描述）

①通过引脚nBATDRV输出一个低电压，Q3由于节二极管的存在，使得Q3的S极处于高电平，所以当nBATDRV输出一个低电压，Q3的Vsg大于门限值，使得Q3导通，电池电压给系统供电；

②通过引脚ACDRV输出一个高电平，关断Q1/2，阻止电池电压向适配输入端反向供电。

后记：

①上面主要分析了电源路径管理的大概的过程，实际具体的实现还涉及到比较复杂的逻辑分析、处理、判断等，具体的可以查看官方的数据手册。

②由于是锂电池充放电，还会涉及到大量的安全机制的处理，预充电/恒流充电/恒压充电经典三段式充电，在这里就不一一分析了，感兴趣的可以后台或私信沟通，一起学习。

③三个MOS管的选择很重要，尤其是门限电压需要注意官方手册上的要求

Type-C口统一在即，多节锂电池充放电管理难题何解？

在USB PD3.0时代，100W的充电功率已经能够满足绝大多数便携设备的充电需求，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。最新的USB PD3.1快充标准，充电功率从原有的100W提升至240W，并支持最大48V的电压输出，将快充场景进一步延伸到物联网设备、智能家居、通信和安防设备、汽车和医疗等领域。

从字面意思来看，常见的便携式电子设备如吸尘器、电动工具、音箱等，未来将不再需要使用专用的适配器充电，一套Type-C口快充即可适配日常充电设备，这不仅会给我们的工作和生活带来巨大便利，也将大大减少电子垃圾，意义非凡。

TMI5810助力突破多节锂电池充放电管理难关

但是，由于常见的便携式电子设备都采用锂电池供电，而不同设备的电源电压不尽相同，即内部采用的锂电池串数不同。Type-C口要实现统一，为不同锂电池串数的电子设备进行充电，除了要求这些电子设备配置协议芯片外，还需要实现对不同设备锂电池组的充放电管理。

而多节锂电池充放电管理一直是一个棘手的问题，也是Type-C口统一必须解决的难题。为此，拓尔微自主研发设计了一款双向充放电的高效同步升降压电源管理芯片——TMI5810，搭配协议芯片即可实现常见便携电子设备的Type-C快充需求， 为Type-C端口快充统一充电场景补上关键一帧。

TMI5810应用在双Type-c 支持双向充放电应用方案

产品特点

· 高效率，外置4开关升降压（Buck-Boost）架构

· 双向充放电功能，充电支持1至6节锂电池

· 支持“输入至输出”分别电阻设置限流值（CC模式）

· 超宽输入电压：2.8V ~ 32V （36V耐压）

· 超宽反向输出电压：2V ~ 30V

· 输入/输出限流值可支持PWM动态调节

· 开关频率可调：200kHz至600kHz

· QFN-32（4mm*4mm）封装

TMI5810支持双向充放电， 通过DIR管脚即可轻松控制充放电过程——

· 当 DIR 输入为低电平时，TMI5810工作于充电模式，由适配器接口（VBUS 端）向电池（VBAT 端）充电;

· 当 DIR 输入为高电平时，TMI5810工作于放电模式，由电池（VBAT端）向适配器接口（VBUS 端）放电。

TMI5810双向充放电电路原理图

其内部原理在于，TMI5810外置4开关的升降压（Buck-Boost）架构，确保系统在Buck，Boost，Buck-Boost多工作模式下实现电路平滑稳定过渡。且充电支持1~6节锂电池，宽电压2.8~32V（36V耐压）输入和2~30V反向输出，可满足大多数便携式电子产品的电压输入及12V/24V的车载充电器的供电应用，实现对多节锂电池组的充放电控制。