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
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
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。
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