[Power--IC]电源管理IC-STNS01

[Power--IC]电源管理IC-STNS01

简要描述;简介

在低功耗嵌入式设备中，电源管理IC是必要的，因为它们需要给锂电池充电并为板子提供电源。 电源管理IC有很多选择，这里介绍的是意法半导体的产品。

集成电源电路、电池保护电路、电池温度监控和3.1V 100mA LDO。

相关操作流程

当连接外部充电线时，IC将执行安全检查。 检查完毕后，将采用“恒流/恒压”算法进行充电。 外部电压也有一个范围。 需要高于Vuvlo（通常为4.18V）并低于（通常为5.9V）才能通过检查和充电。

充电时，将从外部USB取电供系统使用。

当输入电压正常且CHG持续翻转时，该状态表明发生了错误。

打开

电源管理IC关闭后，整个系统也断电。 此时，使用符合范围的外部电源Vin将其激活即可重新给系统上电。

收费

采用“恒流/恒压”充电算法，可将电池电压充电至4.2V。 正常充电时，CHG从高阻切换到低电平。

如果充电电压较高，则开始充电。 如果电压为（电压比较低，即高于和低于Vpre），就会进入预（预充电）阶段。 此时采用较低电流（Ipre=20%Ifast）进行恒流充电。 在此阶段，如果在tPRE（通常为1800s）内没有达到电压If Vpre（通常为3V），则充电过程将停止并产生故障信号。

当前一预充电阶段达到Vpre时，“恒流快速充电阶段”将开始。 此时恒流充电电流将增大至Ifast。 Ifast 可通过外部电阻控制在 15mA 至 200mA 之间。

如果“恒流快速充电阶段”开始，电压降至Vpre以下，充电过程也会停止，并产生故障信号。 “恒流快速充电阶段”，当Vbat达到（一般为4.2V）时，充电算法将切换到“恒压充电模式”。

“恒压充电模式”时，电压会调节到（此时恒压），充电电流会减小。 当充电电流达到Iend（Iend=10%Ifast）时，充电过程最终停止。 此时，CHG引脚返回高阻状态。 如果“恒压充电模式”下载未在 tFAST 内结束（通常），充电过程将停止并产生故障信号。

出于安全原因，充电过程中将持续监控电池温度。

上述工艺流程图表示如下：

整个流程示意图如下：

此图显示的是理想状态。 事实上，当电池充满电时，图中第二个OFF阶段的电压会略有下降。

充电过程所需时间如下图所示：

可以看到官方给出的充电时间约为4小时。

电池温度监测

它集成了比较器、偏置电路和控制逻辑，并通过外部 NTS 电阻监控电池温度。 出于功耗考虑，仅在充电过程中监测电池温度，其他时间不监测电池温度。

电池温度的正常范围是0到45摄氏度。 如果充电时超出此范围，充电过程将暂停。

电池过充保护

当电源输入可充电时，电池过充保护将保护电池不超过 Vochg（通常为 4.275V）。 当电压超过Vochg时，从电源到电池的电流将被阻断，并产生充电错误信号（CHG）。 当电池恢复到Vochg以下时，必须插拔充电电源，使充电IC复位，才能重新进行正常的充电操作。

电池电压过流()保护

当没有电源充电时，电池电量会被耗尽，并且会对电池电量进行监控，以避免“过压耗尽”。 如果电池电量在 tODD（通常为 400ms）内降至 Vodc（通常为 2.8V）以下，器件将断电，电流消耗将降至 500nA。 此时的状态称为“过压消耗”状态。

在“电压消耗过大”的状态下，如果连接外部合法电源，则启动充电过程，LDO立即正常工作。 如果拔掉外部电源，由于此时已经激活，会再次监测电池电量，看tODD时间是否调整到Vodc以下。 如果是这样，就会再次进入“电压超耗”状态。 如果没有，它将继续正常工作。

从下图可以看出，当确实在2.8V左右时，就会启动电压过耗保护：

电池电流过流保护

当从BAT引脚取电时（此时应该没有外部电源充电，所以电源管理IC需要从电池取电），有这个保护机制，当器件电流超过（一般400到650mA） ）对于tDOD（一般为14ms），设备将断电，需要通过外部电源重新激活。

输入电流过载保护

当直接从 IN 引脚（外部电源）供电时，当 Vsys 低于（一般为 2V）时，输入电流将被限制在（一般为 400mA），以避免短路。

SYS和LDO短路保护

当SYS和LDO短路时，设备立即掉电。

输入电压过载保护

当直接从 IN 引脚（外部电源）供电时，Vuvlo

模型

当SD引脚为高电平，并且没有连接外部电源时，器件将进入电流为500nA的模式，需要重新激活才能正常使用。

热的

当温度超过 TSD 时，设备会断电。

电流反转保护

当外部输入电压非常低且低于Vbat时，BAT与IN引脚的连接将被阻断，以避免不必要的功耗。