支持松耦合電源充電的線性充電解決方案

1 產品概述

SGM41566是一款具備輸入條件檢查功能的恒壓恒流型充電芯片，不僅兼容常規直流電源，還能支持無線充、太陽能電池、PFC饅頭波電源等能力較弱的松耦合電源充電，具備在復雜環境中充電的能力，易用且便捷。該芯片還具備輸入鉗位、輸出鉗位、溫度調節、NTC控溫保護、浮充保護等功能，非常適合低容量可充電電池供電的應用。

2 電路設計

圖1展示了SGM41566的典型應用電路。

圖1：SGM41566典型應用電路

2.1 充電輸入

SGM41566的輸入端可以耐受28V高壓，其推薦的常規充電電壓高達19.5V。

因太陽能電池易受到氣候、天氣及粉塵等因素影響，充電能力波動較大。為支持太陽能等清潔能源充電場景，SGM41566設計了獨特的“反向電流檢測”功能及微弱電流充電能力。即便在初冬的清晨，或是密云蔽日的陰天，只要被沙塵遮蔽的太陽能電池板仍能提供幾十μA的充電電流，SGM41566就能保持充電狀態，持續為電池供電。當太陽能電池無法充電時，SGM41566可迅速檢測到5μA級別的反向電流并關閉充電通道，防止電池向太陽能電池板反向放電。這使得SGM41566可以被廣泛應用于共享單車、草坪燈、太陽能指示燈等設備。

無線充等松耦合電源因其電氣隔離性好、電磁兼容性強、靈活性高等特點，在工業自動化、醫療設備、智能電網、便攜消費類領域得到廣泛使用。但其充電能力易受到擺放角度、間距、異物、線圈匝比、線圈質量等因素影響，甚至可能出現輕微拉載時電壓急劇下降，導致充電斷續甚至無法充電的情況。SGM41566的微弱電流充電及饅頭波充電能力則有效解決了這個問題。

圖2：SGM41566饅頭波充電波形

圖2展示了在VIN = 5V，VBAT = 3V條件下，采用SGM41566應用電路(見圖1)進行饅頭波充電的波形。輸入交流電經全橋整流后變為饅頭波(50Hz，VIN)。由圖2可見，輸出電流(IBAT)與輸入充電電壓(VIN)同相位，有效提高了電路的功率因子。并且，SGM41566可支持650ms內的短暫停充，并保持此期間的充電指示正常。因此，系統設計者可采用SGM41566實現PFC饅頭波電源充電。

近期，哈工大王高林教授發表的《無電解電容Vienna整流器關鍵技術及應用》研究論文，展示了PFC饅頭波整流器電路的低成本系統方案，為降低智能手機等便攜終端產品適配器的體積及成本提供了很好的思路。同理，SGM41566配合充電饅頭波電源使用，有望應用于超低成本的低功率充電便攜設備。

2.2 充電輸出和充電過程

SGM41566具有完整的預充電、恒流充電、恒壓充電流程，各階段充電電流均可選擇。恒流充電電流I_CHG在50mA至750mA范圍內50mA步進可選；預充電電流和滿充截止電流在(5% ×I_CHG)至(25%×I_CHG)范圍內(5%×I_CHG)步進可選，且具有無預充功能(No pre-charge)選項來滿足部分電池低壓階段的大電流充電需求。滿充電壓在3.5V至4.8V范圍內25mV步進可選，能夠便捷地適配磷酸鐵鋰電池、錳鋅電池、鋰離子電池及3節/4節鎳氫電池的電子設備。

圖3展示了本芯片典型的充電曲線。

圖3：非時間縮放說明性充電曲線

2.3 回退保持(Fold-Back Retaining)

為了解決無電池路徑管理功能的低成本充電芯片在電池充滿后因長時間浮充而影響電池壽命的問題，SGM41566引入了獨特的回退保持功能。

回退保持，即在電池充滿后的安全電壓回退功能。當電池充滿，它會將輸出電壓降低到安全電壓V_FCHG(即98% × V_CHG)，同時將電流限制保持在正常充電的水平，保持對系統負載供電。該設計避免了在充電電源持續性連接情況下可能出現的頻繁充放電循環，對延長長期掛載設備的電池壽命有極大的幫助。

3 綜述

線性充電芯片SGM41566，憑借體積小、外圍電路簡單、成本低廉及無開關噪聲等優點，廣泛應用于對PCB布板面積要求較高、充電電流較小的便攜式電子設備，及充電環境復雜的太陽能充電、無線充、PFC饅頭波充電等松耦合電源充電設備中。有需要的用戶可以通過圣邦微電子官方網站www.sg-micro.com下載產品資料和索取樣品。

本文為《電子工程專輯》2025年5月刊雜志文章。