Android PowerSupply （五）ChargeIC SGM41511 IC簡介

目錄

Android PowerSupply （一）總概

Android PowerSupply （二）power_supply_core

Android PowerSupply （三）power_supply_sys

Android PowerSupply （四）ChargeIC SGM41511 IC driver調試

Android PowerSupply （五）ChargeIC SGM41511 IC簡介

Android Healthd BartteryMonitor

 

調試一個IC 了解它的基本功能特性是前提，以下內容是閱讀ic規格書提取出來有助於調試ic驅動的內容

功能簡介

SGM41511 是一款電池充電器和系統電源路徑管理器件，具有集成轉換器和電源開關，可與單節鋰離子或鋰聚合物電池配合使用。
這款高度集成的 3A 設備能夠快速充電並支持適用於智能手機、平板電腦和便攜式系統的寬輸入電壓范圍。
 I2C 編程使其成為非常靈活的電源和充電器設計解決方案。
支持多種輸入源，包括標准 USB 主機、充電端口和 USB 兼容高壓適配器。默認輸入電流限制是根據內置的 USB 接口自動選擇的。此限制由系統中的檢測電路（例如 USB PHY）決定。
SGM41511 是符合輸入電流和電壓調節的 USB 2.0 和 USB 3.0 電源規范。它還符合 USB On-The-Go (OTG) 額定功率規范，能夠提高電池電壓以在 VBUS 上提供 5.15V 的電流限制，電流限制為 1.2A（或 0.5A）。
系統電壓由電源路徑管理電路調節至略高於電池電壓，並保持在可編程最小系統電壓（默認為 3.5V）之上。因此，即使電池完全耗盡或移除，系統仍能保持供電。
還包括動態電源管理 (DPM) 功能，可在達到輸入電流或電壓限制時自動降低充電電流。如果系統負載在充電電流降低至零后繼續增加，則電源路徑管理通過將電池放電到系統來提供電池的不足，直到滿足系統電源需求。這稱為補充模式，可防止輸入源過載。

無需軟件控制即可完成充電周期的啟動和終止。檢測到的電池電壓用於決定在充電周期的三個階段之一中開始充電階段：預調節、恆流或恆壓。當充電電流低於預設限值且電池電壓高於再充電閾值時，充電器功能將自動終止並結束充電周期。如果已充電電池的電壓低於再充電閾值，充電器將開始另一個充電周期。

SGM41511 提供多項安全功能，例如過壓和過流保護、電池溫度監控、充電安全定時、熱關斷和輸入 UVLO。 TS 引腳連接到 NTC 熱敏電阻，用於根據 JEITA 配置文件在充電和升壓模式下監控和保護電池溫度。該器件還具有熱調節功能，如果結溫超過 80°C 或 120°C（可選），則充電電流會降低。

充電狀態由 STAT 輸出和故障/狀態位報告。一旦發生故障，就會向 nINT 輸出引腳發送一個負脈沖以通知主機。 BATFET 復位控制由 nQON 引腳提供，以退出運輸模式或完全系統復位。

i2c 地址

I2C Slave Address of SGM41511 is: 0x6B

參考電路圖

Pin腳信息

• VAC:
  DC輸入電壓的檢測輸入（通常來自 AC/DC 適配器）。 必須連接到 VBUS 引腳。
• PSEL：
  電源選擇輸入。 如果 PSEL 拉高，輸入電流限制設置為 500mA (USB 2.0)，如果拉低，限制設置為 2.4A（適配器）。當與主機的 I2C 鏈接建立后，主機可以通過寫入 IINDPM[4:0] 寄存器來設置不同的輸入電 流限制值。
• nPG:   
  開漏低電平有效輸入電源良好指示器。 使用 10kΩ 上拉到邏輯高。 低狀態表示輸入良好（UVLO < VVBUS < ACOV，並且高於睡眠模式閾值，ILIM > 30mA）。
• STAT：
  開漏充電狀態輸出。 使用 10kΩ 上拉至邏輯高（或 LED + 電阻器）。
  STAT 引腳的作用如下：
  充電期間：低（LED 亮起）。
  充電完成或充電器處於睡眠模式：高（LED 熄滅）。
  充電暫停（響應故障）：1Hz，50% 占空比脈沖（LED 閃爍）。
  該功能可通過 EN_ICHG_MON[1:0] 寄存器禁用。
• SCL/SDA：
  i2c host 控制信號腳，需10k上拉邏輯高
• nINT：
  開漏中斷輸出引腳。 使用 10kΩ 上拉到邏輯高軌。 nINT 引腳為低電平有效並發送一個 256μs 負脈沖以通知主機有關新充電器狀態更新或故障的信息。
• nCE：
  充電使能輸入引腳（低電平有效）。 當 CHG_CONFIG 位為 1 且 nCE 引腳被拉低時啟用電池充電。
• TS
  溫度驗證電壓輸入（支持 JEITA 配置文件）。 連接到另一側接地的電池 NTC 熱敏電阻。 要設置工作溫度窗口，可以通過 REGN 和 GND 之間的電阻分壓器對其進行偏置。 如果 TS 電壓超出編程范圍，則充電暫停。 建議使用 103AT-2 型熱敏電阻。
  如果不需要 NTC 和 TS 引腳功能，請使用 10kΩ/10kΩ 對作為電阻分壓器。
• nQON
• BAT
  電池正極
• SYS
  轉換器輸出的連接點。 SYS 連接到為系統供電的轉換器 LC 濾波器輸出。
• REGN
  為 LSFET 驅動器和內部電路供電的 LDO 輸出。
• VBUS

功能特性

帶有看門狗定時器的主機模式和默認模式操作

上電復位后，設備以默認模式（獨立）啟動，所有寄存器都復位，就像看門狗定時器超時一樣。當主機處於睡眠模式或沒有主機時，設備保持默認模式，在該模式下 SGM41511 像自主充電器一樣工作。電池充電 6 小時（快速充電安全定時器的默認值）。然后充電停止，同時降壓轉換器繼續運行為系統負載供電。在這種模式下，PSEL 引腳直接實時影響 IINDPM[4:0] 寄存器，並且 WATCHDOG_FAULT 位為高電平。
當設備由具有 I2C 的主機控制時，SGM41511 的大部分靈活性特性在主機模式下可用。通過將 WD_RST 位設置為 1，充電器模式從默認模式更改為主機模式。在此模式下，WATCHDOG_FAULT 位為低，所有設備參數均可由主機編程。為防止設備看門狗復位導致返回默認模式，主機必須通過設置 WATCHDOG[1:0] = 00 來禁用看門狗定時器，或者必須在到期前通過向 WD_RST 寫入 1 來始終重置看門狗定時器以防止要設置的 WATCHDOG_FAULT 位。每次向 WD_RST 寫入 1 時，看門狗定時器將重新開始計數。因此，應在溢出（到期）之前再次復位，以保持設備處於主機模式。如果看門狗定時器超時（WATCHDOG_FAULT 位 = 1），器件將返回默認模式，並且除 IINDPM[4:0]、VINDPM[3:0]、BATFET_RST_EN、BATFET_DLY 和 BATFET_DIS 位之外的所有寄存器都復位為其默認值保持它們的值不變。

電池充電管理

SGM41511 設計用於以最高 3A 的充電電流為單節鋰離子或鋰聚合物電池充電。 電池連接開關 (BATFET) 位於充電或放電電流路徑中，具有低導通電阻 (28mΩ)，可實現高效率和低電壓降。

自主模式下的充電周期

如果 CHG_CONFIG = 1 且 nCE 引腳被拉低，則啟用充電。 在默認模式下，SGM41511 使用表 2 中列出的默認參數運行一個充電周期。在任何時候，主機都可以通過更改為主機模式來進行控制。

開始新的充電周期

如果轉換器可以開始開關並且滿足以下所有條件，則開始新的充電周期：
• NTC 溫度故障未斷言（TS 引腳）。
• 安全定時器故障未斷言。
• BATFET 不會被強制關閉。 （BATFET_DIS 位 = 0）。
• 充電使能（3 個條件：CHG_CONFIG 位 = 1，ICHG[5:0] 寄存器不是 0mA 且 nCE 引腳為低電平）。
• 電池電壓低於設定的完全充電水平 (VREG)。
如果電池電壓低於再充電閾值電平（VREG - 100mV 或 VREG - 200mV，由 VRECHG 位配置），則新的充電周期會自動開始。 此外，如果充電周期完成，則可以通過觸發 nCE 引腳或 CHG_CONFIG 位來啟動新的充電周期。
通常，當充電電壓高於再充電閾值水平且充電電流低於終止閾值時，如果設備未處於熱調節或動態電源管理 (DPM) 模式，則充電周期終止。

充電狀態報告

STAT 是一個開漏輸出引腳，用於報告充電狀態並可驅動 LED 進行指示：低電平表示充電正在進行，高電平表示充電完成或禁用，低/高交替（閃爍）表示充電故障 . 通過設置 EN_ICHG_MON[1:0] = 11，可以禁用 STAT（保持開漏開關關閉）。
CHRG_STAT[1:0] 狀態寄存器通過兩位報告當前充電階段和狀態：00 = 禁止充電，01 = 預充電，10 = 快速充電（恆流模式或恆壓模式）和 11 = 充電 完全的。
當充電周期完成時，在 nINT 引腳上發送一個負脈沖以通知主機。

 

狀態輸出引腳（nPG、STAT 和 nINT）

電源良好指示（nPG 引腳和 PG_STAT 位）

當一個好的輸入源連接到 VBUS 並檢測到輸入類型時，PG_STAT 狀態位變高，nPG 引腳變低。 如果 VVBUS 上滿足以下所有條件並且輸入類型檢測完成，則檢測到良好的輸入源：
• VVBUS 在工作范圍內：VVBUS_UVLOZ < VVBUS < VVAC_OV。
• 設備未處於睡眠模式：VVBUS > VBAT + VSLEEP。
• 輸入源不差：當應用IBAD_SRC (30mA TYP) 負載時，VVBUS > VVBUSMIN (3.5V TYP)。 （糟糕的源檢測。）
• 完成輸入源類型檢測。
充電狀態（STAT 引腳）
充電狀態由開漏 STAT 引腳指示，如表 4 所述。該引腳能夠驅動 LED（見圖 1）。 如果 EN_ICHG_MON[1:0] 位設置為 11，則 STAT 引腳的功能被禁用。

• nINT 中斷輸出引腳
  當充電器狀態發生新的更新時，會通過 nINT 引腳發送一個 256μs 的負脈沖來中斷主機。主機可能不會持續監控充電器設備，通過接收中斷，它可以及時做出反應並檢查充電器情況。
  以下事件可產生中斷脈沖：

  1. REG09寄存器反映的所有故障（看門狗、升壓過載、充電故障、電池過壓和NTC）。
  2. 充電完成。
  3. PSEL 識別連接的源（USB 或適配器）。
     4、輸入源電壓進入“輸入良好”范圍：
     a) VVBUS 超過 VBAT（不在睡眠模式下）。
     b) VVBUS 低於 VVAC_OV。
     c) 當施加 IBAD_SRC (30mA TYP) 負載電流時，VVBUS 保持在 VVBUSMIN (3.5V TYP) 以上。
  4. 輸入被刪除或超出“輸入好”范圍。
  5. 發生 DPM 事件（VINDPM 或 IINDPM）（可屏蔽中斷）。
     一旦發生故障，INT 脈沖被置位一次，故障位在 REG09 中更新。寄存器中的故障狀態不會復位，直到主機讀取它。在主機讀取 REG09 並且所有先前的故障被清除之前，新的故障不會斷言新的 INT 脈沖。因此，為了讀取當前時間故障，主機必須連續讀取 REG09 兩次。第一次讀取返回故障寄存器狀態的歷史記錄（從上次讀取或復位的時間開始），第二次讀取當前活動故障。唯一的例外是 NTC_FAULT，它始終報告 TS 引腳的實際實時情況。
     REG09 不支持多讀多寫

 

 

Power-On-Reset (POR)

器件內部電路由 V（vbus） 和 VBAT 之間的較大電壓供電。 當所選源的電壓超過其 UVLO 電平（VVBUS > VVBUS_UVLOZ 或 VBAT > VBAT_UVLOZ）時，會發生 POR 並激活睡眠比較器、電池耗盡比較器和 BATFET 驅動器。 激活后，I2C 接口也將准備好進行通信，並且所有寄存器都重置為其默認值。

Power-Up from Battery Only (No Input Source)

當只有電池作為電源並且其電壓高於耗盡閾值 (VBAT_DPL_RISE) 時，BATFET 將打開並將電池連接到系統。 靜態電流最小，因為 REGN LDO 保持關閉。 由於 BATFET 的 RDSON 小，傳導損耗也很低。 低損耗有助於延長電池運行時間。
持續監控通過 BATFET 的放電電流。 在補充模式下，如果發生系統過載（或短路）（IBAT > IBATFET_OCP），BATFET 立即關閉，BATFET_DIS 位設置為 1。 BATFET 將不會啟用，直到應用輸入源或 BATFET 之一 啟用模式（Exit Ship Mode）方法（稍后解釋）用於激活 BATFET。

Power-Up Process from the Input Source

連接輸入源 (VBUS) 后，檢查從 VAC 引腳感測到的電壓以打開內部 REGN LDO 穩壓器和偏置電路（無論是否存在電池）。 輸入電流限制是在降壓轉換器啟動之前確定和設置的。 VBUS 作為輸入源上電時的動作順序為：

1. REG LDO 上電。
2. 源頭檢測（鑒定）不良。
   3.輸入源類型檢測。 （基於 PSEL 輸入。它用於設置默認輸入電流限制 (IINDPM[4:0])。）
3. 輸入電壓限制閾值（VINDPM 閾值）的設置。
4. DC/DC 轉換器上電。
   以下各節解釋了上電步驟的詳細信息。