CXDR75145 单节电池电量计
系统侧/包侧应用 | VGCS算法 | 高精度 | I2C | 双封装

版本：Rev 1.0 | 2026年7月 | 型号：CXDR75145 | 封装：WDFN-12L（2.5×4mm）/ WL-CSP-9B（2.29×1.74mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXDR75145 是一款专为单节锂离子/锂聚合物电池设计的高精度电量计，支持 系统侧（system-side） 或 包侧（pack-side） 两种应用场景。芯片采用创新的 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。ALERT引脚支持过压、欠压、充/放电过温、低SOC等多种告警。提供 WDFN-12L（2.5×4mm） 和 WL-CSP-9B（2.29×1.74mm） 两种封装选项，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

CXDR75145是一款高度集成的电池电量计，专为单节锂离子/锂聚合物电池设计，可灵活部署在系统主板或电池包内。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、低SOC、SOC变化、电池插入/移除等）。芯片支持2.5mΩ至20mΩ宽范围采样电阻，适配不同电流检测需求。两种封装选项（WDFN-12L和WL-CSP-9B）为空间受限设计提供灵活选择。CXDR75145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。
• 灵活部署：支持系统侧（system-side）和包侧（pack-side）两种应用，适配不同系统架构。
• 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、低SOC、SOC变化、电池存在状态变化等多种告警，可通过ALERT引脚主动通知主机。
• 电池存在检测：内置电池插入/移除检测功能，支持热插拔场景。
• 宽范围采样电阻：支持2.5mΩ至20mΩ电流采样电阻（典型10mΩ），设计灵活。
• 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。
• 双封装选项：WDFN-12L（2.5×4mm）和WL-CSP-9B（2.29×1.74mm），满足不同PCB面积需求。

3. 引脚配置与功能说明

CXDR75145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，支持高侧或低侧检测）、ALERT（开漏告警输出）、SCL/SDA（I2C接口）、VSS（地）、NC（无连接）。WL-CSP封装中VDD和VBATS共用C3引脚。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

CXDR75145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。设计容量寄存器默认2000mAh，可根据实际电池容量配置。

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）、低SOC（US）、SOC变化（SC）和电池存在状态变化等多种告警。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 电池存在检测

芯片内置电池存在检测功能，通过VDD/VBATS引脚监测电池连接状态，支持热插拔检测。电池插入检测时间25ms，移除检测时间1.1ms，可用于系统快速响应电池状态变化。

5.6 采样电阻选择

芯片支持2.5mΩ至20mΩ宽范围采样电阻（典型10mΩ），适配不同电流检测需求。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。典型应用使用10mΩ可实现10A测量范围。

6. 典型应用电路

图2. 典型应用电路（系统侧电池电量计，WDFN-12L封装）

外围元件：电流采样电阻（2.5mΩ-20mΩ，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。支持高侧或低侧电流检测，WL-CSP封装同样适用。

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。支持高侧或低侧检测，走线需根据具体拓扑调整。
• 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、处理器），确保温度测量准确。
• 地线处理：VSS和散热焊盘（WDFN）需连接至大面积地平面，多过孔散热。
• 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。
• 封装差异：WL-CSP封装尺寸更小，布局时需注意球间距（0.5mm）和走线规则。

8. 智能手机电池管理设计实例

目标：设计一款智能手机系统侧单节锂离子电池（标称3.8V，典型容量3000mAh）电量计方案，使用CXDR75145（WDFN-12L），通过I2C与主控通信，提供精确的SOC和告警功能。

• 硬件连接：CXDR75145部署在系统主板上，VBATS/VBATG从电池连接器Kelvin引出；CSP/CSN跨接10mΩ采样电阻（电池负极与系统地之间，低侧检测）；VDD由系统LDO供电（3.0V）；NTC选用103KT1608T（10kΩ@25°C），靠近电池放置；SCL/SDA上拉4.7kΩ至VDDIO（1.8V）；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，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）。
• 电池存在检测：使能电池存在检测，主控通过中断或轮询方式获取电池插入/移除事件。
• 低功耗设计：系统待机时配置芯片进入睡眠模式（5μA），延长电池续航。

9. 订购信息与技术支持

CXDR75145提供WDFN-12L（2.5×4mm）和WL-CSP-9B（2.29×1.74mm）两种封装，无铅、RoHS合规。提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持。