支持松耦合电源充电的线性充电解决方案

1 产品概述

SGM41566是一款具备输入条件检查功能的恒压恒流型充电芯片，不仅兼容常规直流电源，还能支持无线充、太阳能电池、PFC馒头波电源等能力较弱的松耦合电源充电，具备在复杂环境中充电的能力，易用且便捷。该芯片还具备输入钳位、输出钳位、温度调节、NTC控温保护、浮充保护等功能，非常适合低容量可充电电池供电的应用。

2 电路设计

图1展示了SGM41566的典型应用电路。

图1：SGM41566典型应用电路

2.1 充电输入

SGM41566的输入端可以耐受28V高压，其推荐的常规充电电压高达19.5V。

因太阳能电池易受到气候、天气及粉尘等因素影响，充电能力波动较大。为支持太阳能等清洁能源充电场景，SGM41566设计了独特的“反向电流检测”功能及微弱电流充电能力。即便在初冬的清晨，或是密云蔽日的阴天，只要被沙尘遮蔽的太阳能电池板仍能提供几十μA的充电电流，SGM41566就能保持充电状态，持续为电池供电。当太阳能电池无法充电时，SGM41566可迅速检测到5μA级别的反向电流并关闭充电通道，防止电池向太阳能电池板反向放电。这使得SGM41566可以被广泛应用于共享单车、草坪灯、太阳能指示灯等设备。

无线充等松耦合电源因其电气隔离性好、电磁兼容性强、灵活性高等特点，在工业自动化、医疗设备、智能电网、便携消费类领域得到广泛使用。但其充电能力易受到摆放角度、间距、异物、线圈匝比、线圈质量等因素影响，甚至可能出现轻微拉载时电压急剧下降，导致充电断续甚至无法充电的情况。SGM41566的微弱电流充电及馒头波充电能力则有效解决了这个问题。

图2：SGM41566馒头波充电波形

图2展示了在VIN = 5V，VBAT = 3V条件下，采用SGM41566应用电路(见图1)进行馒头波充电的波形。输入交流电经全桥整流后变为馒头波(50Hz，VIN)。由图2可见，输出电流(IBAT)与输入充电电压(VIN)同相位，有效提高了电路的功率因子。并且，SGM41566可支持650ms内的短暂停充，并保持此期间的充电指示正常。因此，系统设计者可采用SGM41566实现PFC馒头波电源充电。

近期，哈工大王高林教授发表的《无电解电容Vienna整流器关键技术及应用》研究论文，展示了PFC馒头波整流器电路的低成本系统方案，为降低智能手机等便携终端产品适配器的体积及成本提供了很好的思路。同理，SGM41566配合充电馒头波电源使用，有望应用于超低成本的低功率充电便携设备。

2.2 充电输出和充电过程

SGM41566具有完整的预充电、恒流充电、恒压充电流程，各阶段充电电流均可选择。恒流充电电流I_CHG在50mA至750mA范围内50mA步进可选；预充电电流和满充截止电流在(5% ×I_CHG)至(25%×I_CHG)范围内(5%×I_CHG)步进可选，且具有无预充功能(No pre-charge)选项来满足部分电池低压阶段的大电流充电需求。满充电压在3.5V至4.8V范围内25mV步进可选，能够便捷地适配磷酸铁锂电池、锰锌电池、锂离子电池及3节/4节镍氢电池的电子设备。

图3展示了本芯片典型的充电曲线。

图3：非时间缩放说明性充电曲线

2.3 回退保持(Fold-Back Retaining)

为了解决无电池路径管理功能的低成本充电芯片在电池充满后因长时间浮充而影响电池寿命的问题，SGM41566引入了独特的回退保持功能。

回退保持，即在电池充满后的安全电压回退功能。当电池充满，它会将输出电压降低到安全电压V_FCHG(即98% × V_CHG)，同时将电流限制保持在正常充电的水平，保持对系统负载供电。该设计避免了在充电电源持续性连接情况下可能出现的频繁充放电循环，对延长长期挂载设备的电池寿命有极大的帮助。

3 综述

线性充电芯片SGM41566，凭借体积小、外围电路简单、成本低廉及无开关噪声等优点，广泛应用于对PCB布板面积要求较高、充电电流较小的便携式电子设备，及充电环境复杂的太阳能充电、无线充、PFC馒头波充电等松耦合电源充电设备中。有需要的用户可以通过圣邦微电子官方网站www.sg-micro.com下载产品资料和索取样品。

本文为《电子工程专辑》2025年5月刊杂志文章。