CXDR75144A 单节电池电量计
包侧应用 | VGCS算法 | 高精度 | I2C | SHA-1认证

版本：Rev 1.0 | 2026年7月 | 型号：CXDR75144A | 封装：WDFN-12L（2.5×4mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXDR75144A 是一款专为单节锂离子/锂聚合物电池设计的包侧电量计（Fuel Gauge），采用创新的 VoltaicGauge™ with Current Sensing（VGCS） 算法，通过电池电压与OCV的差值结合电流检测补偿，实现高精度、无累积误差的电池荷电状态（SOC）估算。相比传统库仑计，VGCS不会因电流检测误差和电池自放电导致SOC漂移，提供更稳定、可靠的容量报告。芯片支持 电压测量（±7.5mV）、电流测量（±1%） 和 温度测量（±3°C），并报告 SOC、SOH、FCC、TTE 及循环次数。内置 二次安全保护 和 SHA-1/HMAC认证，有效防止电池克隆。ALERT引脚支持过压、欠压、充/放电过温、充/放电过流、低SOC等多种告警。支持 1mΩ至40mΩ 宽范围采样电阻，设计灵活。采用 WDFN-12L（2.5×4mm） 封装，是智能手机、平板、可穿戴设备等便携应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

CXDR75144A是一款高度集成的电池电量计，专为单节锂离子/锂聚合物电池包的侧板（pack-side）应用而设计。它可管理不可拆卸或可拆卸电池包，为智能手机、平板电脑、可穿戴设备及手持设备提供精确的电池状态监测。芯片采用VGCS算法，基于电池电压与OCV的差异并结合电流检测，实时计算SOC，不会像传统库仑计那样累积电流误差。同时提供完整的电池状态监控和中断告警功能（过压、欠压、充/放电过温、充/放电过流、低SOC、温度变化等）。SAFE引脚可触发二次安全保护（如熔断保险丝），SHA-1/HMAC认证防止电池包克隆。CXDR75144A采用WDFN-12L（2.5×4mm）封装，是高性能电池管理系统的优选方案。

2. 主要特点与技术亮点

• VGCS算法：基于电压迭代，利用电流信息进行补偿，无累积误差，SOC平滑且不受时间影响。
• 高精度测量：电压测量精度±7.5mV，电流测量精度±1%，温度测量精度±3°C。
• 宽范围采样电阻：支持1mΩ至40mΩ电流采样电阻（典型10mΩ），设计灵活，适配不同电流范围。
• 完整状态报告：提供State of Charge（SOC）、State of Health（SOH）、Full Charge Capacity（FCC）、Time to Empty（TTE）和Cycle Count。
• 丰富告警：支持过压、欠压、充/放电过温、充/放电过流、低SOC、SOC变化、温度变化等多种告警，可通过ALERT引脚主动通知主机。
• 二次安全保护：SAFE引脚可触发熔断保险丝或检测外部保护IC状态，记录NVM中故障日志。
• SHA-1/HMAC认证：128位密钥，有效防止电池包克隆，保护品牌利益。
• 低功耗：主动模式14μA，睡眠模式5μA，关断模式0.5μA，适合便携设备。
• NVM存储：非易失存储器用于寿命记录、电池特性及制造商信息存储。

3. 引脚配置与功能说明

CXDR75144A主要引脚包括：VBATS（电池正端Kelvin检测）、VBATG（电池负端Kelvin检测）、VDD（电源）、VPTS（温度测量参考输出）、TS（NTC热敏电阻输入）、CSP/CSN（电流采样电阻差分输入）、SAFE（二次安全保护输出/输入）、ALERT（开漏告警输出或单线通信）、SCL/SDA（I2C接口）、VSS（地）。详细引脚定义见数据手册。

4. 极限参数与电气特性

5. 工作原理与设计指导

5.1 VGCS算法原理

CXDR75144A采用VoltaicGauge™ with Current Sensing（VGCS）算法，基于电池电压与开路电压（OCV）的差值，结合电流检测进行补偿，计算SOC的变化量（delta SOC）。与传统库仑计不同，VGCS不会累积电流检测误差和自放电引起的漂移，SOC表现平滑且准确。算法内置OCV表，通过迭代计算，利用设计容量作为参考，最终输出精确的SOC结果，尤其适合高倍率充电应用。

5.2 电量报告与参数

芯片提供多个只读寄存器：SOC（荷电状态，%）、SOH（健康状态，%）、FCC（满充容量，mAh）、TTE（预估剩余时间，分钟）、Cycle Count（循环次数）。这些参数通过I2C接口读取，首次SOC更新在POR后250ms内完成。

5.3 电源模式

三种电源模式：主动模式（默认，每秒更新所有测量）、睡眠模式（可编程周期，为主动模式的2~16倍）、关断模式（停止所有测量，最低功耗）。可通过命令或I2C总线状态切换。

5.4 告警功能

ALERT引脚支持过压（OV）、欠压（UV）、充电过温（OTC）、放电过温（OTD）、充电过流（OCC）、放电过流（ODC）、低SOC（US）、SOC变化（SC）和温度变化（TC）等多种告警。告警使能后，发生事件时ALERT拉低，主机读取标志位清除中断。

5.5 安全保护与认证

SAFE引脚可用于触发二次安全保护（如熔断保险丝），也可检测外部保护IC状态并记录到NVM。SHA-1/HMAC认证引擎支持128位密钥，防止电池包克隆。

5.6 采样电阻选择

芯片支持1mΩ至40mΩ宽范围采样电阻，典型应用使用10mΩ。选择时需平衡功耗与信号幅度：低阻值降低功耗但信号较小，高阻值信号更强但功耗增加。

6. 典型应用电路

图2. 典型应用电路（单节电池包侧电量计）

外围元件：电流采样电阻（1mΩ-40mΩ，典型10mΩ，±1%）、VBATS/VBATG和CSP/CSN的Kelvin连接走线、VDD去耦电容（1μF）、VPTS参考电容（0.1μF）、NTC热敏电阻（10kΩ，β=3435K）、I2C上拉电阻（4.7kΩ~10kΩ）、ALERT上拉电阻等。

7. PCB布局建议

• Kelvin连接：VBATS/VBATG必须从电池连接器两端直接引出（Kelvin检测），避免大电流路径上的IR压降影响电压精度。
• 电流采样：CSP和CSN差分走线直接从采样电阻两端引出，走线尽量短且对称，远离功率噪声源。
• 电容放置：VBATS和VDD的去耦电容需尽量靠近芯片引脚，减小噪声耦合。
• NTC布局：TS外接NTC应尽量靠近电池放置，远离发热元件（如充电IC），确保温度测量准确。
• 地线处理：VSS和散热焊盘需连接至大面积地平面，多过孔散热，θ_JA=30.7°C/W，T_A=25°C时最大功耗3.25W。
• I2C走线：SCL/SDA走线远离高频开关噪声源，上拉电阻靠近芯片放置。

8. 智能手机电池管理设计实例

目标：设计一款智能手机单节锂离子电池（标称3.8V，典型容量3000mAh）的包侧电量计方案，使用CXDR75144A，通过I2C与主控通信，提供精确的SOC和告警功能。

• 硬件连接：VBATS/VBATG从电池连接器Kelvin引出；CSP/CSN跨接10mΩ采样电阻（电池负极与PACK-之间）；VDD由电池直接供电（3.0~4.4V）；NTC选用103KT1608T（10kΩ@25°C），靠近电池放置；SCL/SDA上拉4.7kΩ至VDD；ALERT上拉至主控GPIO。
• 寄存器配置：POR后设置DesignCapacity寄存器为0x0BB8（3000mAh）；配置告警阈值（如OV=4.35V，UV=3.0V，OTC=45°C，OTD=60°C，OCC=3A，US=10%）。
• 软件流程：主控通过I2C定期读取SOC、电压、电流、温度，当ALERT引脚拉低时读取FLAG寄存器确定告警类型，执行相应处理（如降低充电电流、提示用户等）。
• 认证功能：主机发送160-bit挑战消息，CXDR75144A返回160-bit摘要，主机对比验证，防止非原装电池。
• 安全保护：SAFE引脚连接至可熔断保险丝，当检测到严重故障时由主控或外部保护IC触发熔断。

9. 订购信息与技术支持

CXDR75144A采用WDFN-12L（2.5×4mm）封装，无铅、RoHS合规。提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持。