Power IC 電源管理IC STNS01

在低功耗嵌入式裝置中，電源管理ic是很必要的，因為需要給鋰電池充電，以及給板子供電。電源管理ic有許多選擇，這裡介紹stns01，意法半導體的。

stns01整合了供電電路，電池保護電路，電池溫度監測和3.1v 100ma的ldo。

當有外部充電線接入時，此時ic會執行安全檢查，檢查過後會使用「恆流/恆壓」演算法進行充電。外部接入的電壓也有範圍的，需要比vuvlo（一般4.18v）高且比vinovp（一般5.9v）低才能通過檢查，進行充電。

充電時，會同時從外部usb取電供系統使用。

當輸入電壓正常，而chg不停翻轉時，這種狀態表示有錯誤發生了。

在電源管理ic關掉之後，整個系統也是掉電的，此時用符合範圍的外部電源vin去啟用，即可使系統重新上電。

stns01整合了比較器，偏置電路和控制邏輯，通過外部的nts電阻配合監測電池溫度。電池溫度只在充電過程中監測，其他時間不監測，是為功耗方面的考量。

電池溫度正常範圍在0到45攝氏度，若充電過程中超出了這個範圍，充電過程將會被掛起。

當可用電源輸入進行充電時，電池過充保護將保護電池超過vochg（一般是4.275v），當電壓超過vochg時，電源到電池的電流將被阻斷，充電錯誤訊號（chg toggle）將會產生。當電池又恢復到vochg以下時，此時必須要插拔充電電源才會使充電ic復位，再進行正常的充電操作。

當沒有電源充電時，電池電量將會被消耗，電池電量也會被監測以避免「電壓過度消耗」。如果電池電量掉到vodc（一般是2.8v）以下持續todd（一般是400ms）的時間，裝置就會掉電，電流消耗會降到500na，此時的狀態就稱為overdischarge「電壓過度消耗」狀態。

在「電壓過度消耗」狀態下，如果有外部合法供電電源接入，充電過程被啟用，ldo也立即會正常工作。如果外部供電電源拔掉，此時因為已經被啟用，所以此時又會再監測電池電量看是否調到vodc以下todd時間，如果是則又進入「電壓過度消耗」狀態，不是則繼續正常工作。

從下圖可以看到，的確在2.8v附近時，會啟動電壓過度消耗保護：

當stnso1從bat引腳取電時（此時應該沒有外部電源在充電，因此電源管理ic需要從電池來取電了），有此保護機制，當裝置電流超出ibatocp（一般在400到650ma）持續tdod（一般在14ms）時間時，裝置將會掉電，需要通過外部電源來重新啟用。

當stns01直接從in引腳供電（外部供電），當vsys低於vilimschth（一般為2v）時，輸入電流將被限制在iinlimsc（一般為400ma）以避免短路發生。

當sys和ldo短路時，裝置立即掉電。

當stns01直接從in引腳供電（外部供電），vuvlo

sd引腳給高電平，且沒有外部供電接入，裝置會進入shutdown模式，電流500na，需要重新啟用才能正常使用了。

當溫度超過tsd，裝置掉電。

當外部輸入電壓很低時，且低於vbat時，從bat到in引腳將被阻斷，以避免不必要的電量消耗。