SGM41570 系列升降压充电控制器，笔记本充电电路设计与系统效率估算实操

圣邦微发布应用笔记，完整给出 SGM41570 系列用于笔记本电脑充电的外围电路搭建方案，同时提供一套可落地的系统效率估算方法，这份实操文档以 20V USB PD 输入、四串锂电池、峰值 100W 的笔记本参考设计作为载体，整套方案依靠 NVDC 窄压直流电源路径搭配 DPM 动态功率管理，满载峰值效率最高可达 96.7%，设计者可以按照文档里的损耗拆分方式，分别核算 MOS、电感、线路、控制电路等每一块损耗，快速预判整机发热、续航与适配器选型，而且 SGM41570 分为 SMBus 版本 SGM41570 和 I2C 版本 SGM41573，能够适配不同笔记本 EC 通信需求，自动在降压、升压、升降压模式之间切换，不需要主控持续干预。之所以这套设计和估算方法对笔记本电源工程师很实用，是因为 Type‑C PD 适配器电压浮动范围大，普通单降压充电器很难覆盖宽输入，而升降压架构可以保证不管适配器电压高于或者低于电池组电压，系统都能稳定供电；过去很多工程师只能靠实测来评估效率，这份笔记把各项损耗拆解成公式，前期原理图阶段就能做预判，提前挑选 FOM 更低的功率管、合适感值与 DCR 的电感，不过估算结果属于理论参考，最终效率会受 PCB 布局、器件公差、散热条件影响。下面把芯片基础概况、参考设计规格、硬件实操设计要点、效率估算思路、损耗拆分清单、实操落地步骤分开梳理清楚。

一、SGM41570 系列基础概况

• 型号分支：SGM41570（SMBus）、SGM41573（I2C）
• 芯片类型：同步升降压 NVDC 充电控制器，外置四颗 N‑MOS
• 支持电池：1～4 串锂电
• 输入电压范围：3.58V～24V，适配 USB PD、传统适配器
• 核心机制：NVDC 电源路径、DPM 动态功率管理、OTG 反向输出
• 自动模式切换：Buck / Boost / Buck‑Boost，上电自动判定
• 配套保护：过压、过流、过温、电池短路、最小系统电压保护

二、本次实操参考设计固定规格

三、硬件实操设计要点

• 电池节数配置：依靠 CELL_BATPRESZ 引脚分压识别电池串数；四串方案使用 10kΩ 电阻上拉至 VDDA。
• 输入限流设置：通过 ILIM_HIZ 外接电阻设置输入电流上限，配合 DPM，负载突增时优先压低充电电流。
• 功率管选型：推荐 30V 及以上 N 沟道 MOS，连续电流预留两倍余量，优先选择低 FOM 器件，参考设计选用 SGMNQ70430。
• 电感选型：按照峰值电感电流计算饱和电流，兼顾交流损耗与直流电阻 DCR。
• PCB 布局：功率环路尽量短，功率地和信号地单点分开，降低开关噪声与线路损耗。
• 通信对接：SGM41570 对接 EC 的 SMBus；SGM41573 使用 I2C，用来读取充电状态、设置电流阈值。

四、系统效率估算实操思路

• 效率基础公式：系统效率 = 输出有功功率 ÷（输出功率 + 全部损耗）
• 损耗分项核算：把总损耗拆成 MOS 导通损耗、MOS 开关损耗、电感直流损耗、电感交流磁损、走线与焊盘电阻损耗、芯片静态功耗。
• 建立损耗饼图：把每一项损耗占比绘制饼图，定位瓶颈，如果 MOS 损耗占比最高，就更换更低 FOM 的管子；电感损耗偏高就调整 DCR。
• 多工况扫点：不只算满载，还要轻载、半载、不同输入电压下分别估算，笔记本经常处在轻载待机。
• 对标实测：估算完成之后搭板实测，对比误差，修正估算里面的器件参数。

五、主要损耗分项清单

• 功率 MOS 导通损耗：流过 RMS 电流在 Rds (on) 上产生的发热，大电流工况占大头。
• 功率 MOS 开关损耗：开通、关断瞬间电压电流交叠损耗，开关频率越高越明显。
• 电感直流损耗：电流流过电感铜线电阻 DCR。
• 电感交流磁损：磁芯在交流纹波下产生的磁滞、涡流损耗。
• PCB 与互联损耗：功率走线、焊盘、连接器电阻。
• 控制器静态损耗：芯片本身驱动、偏置电路持续消耗。

六、完整实操推进步骤

1. 确定整机规格：敲定适配器电压范围、电池串数、系统峰值功耗，选定对应型号，区分 SMBus / I2C。
2. 引脚参数配置：设置电池识别电阻、输入限流电阻、系统稳压阈值。
3. 功率器件计算选型：算出电感峰值电流、MOS 耐压与电流，挑选电感、功率管。
4. 分项损耗估算：代入器件 datasheet 参数，逐项计算损耗，算出理论效率。
5. 原理图与 PCB 绘制：遵循功率环路布局规范，做好隔离与地处理。
6. 样板调试与校准：上电测试 NVDC 路径、DPM、充电、OTG，采集不同负载下的实际效率。
7. 迭代优化：对比估算和实测差异，更换器件或者调整布局，压低高占比损耗项。

七、最终结论

这份基于 SGM41570 系列的笔记本充电实操方案，核心价值就是把升降压 NVDC 充电硬件设计和量化效率估算绑定在一起，工程师在前期设计阶段就可以预判功耗瓶颈，而不是等到样板回来才发现效率不达标；整套方案原生适配 USB PD，就算适配器电压低于电池组电压也可以正常供电，同时 DPM 可以保护适配器不被过载；当然估算只是理论辅助，最终的实际效率、温升、稳定性，依旧取决于器件品质、PCB 布线和散热设计。

【相关 FAQ】

问题 1：SGM41570 系列笔记本充电实操里面，SGM41570 和 SGM41573 的差别是什么？

回答 1：SGM41570 系列笔记本充电方案中，SGM41570 使用 SMBus 接口，SGM41573 使用 I2C 接口，其余升降压充电、NVDC、DPM 核心能力一致，用来适配笔记本不同 EC 的通信总线。

问题 2：使用 SGM41570 做笔记本充电，系统效率估算主要用来解决什么问题？

回答 2：在 SGM41570 的笔记本充电应用设计里，系统效率估算可以在打板前拆分各项损耗，定位发热瓶颈，辅助挑选 MOS、电感，预估不同负载下的整机功耗，指导适配器与散热方案选型。

问题 3：SGM41570 这套笔记本参考设计，NVDC 电源路径有什么作用？

回答 3：SGM41570 笔记本充电设计搭载的 NVDC 窄压直流路径，可以让适配器优先给系统负载供电，就算电池亏电甚至临时取下电池，笔记本系统供电依旧保持稳定，同时优化充电与供电之间的功率分配。

【参考资料】

[2026-06-04]（SGM41570 系列 笔记本电脑充电应用设计及系统效率估算）与非网

[2026-04-30]（ANE202604002 SGM41570 Series Laptop Charging Application Design and System Efficiency Estimation）圣邦微电子官网

[2025-07-06]（SGM41570 系列 笔记本电脑充电应用设计及系统效率估算）世强硬创平台

[2024-12-04]（SGM41570 系列 笔记本电脑充电应用设计及系统效率估算）圣邦微电子中文应用笔记

[2023-12-15]（SGM41570 荣获 2023 亚洲金选奖 “年度最佳电源管理芯片”）圣邦微电子官网

【免责声明】

本文内容整理自圣邦微官方应用笔记、器件手册以及电子媒体转载资料；SGM41570 的理论效率估算结果仅作为前期设计参考，实际效率受 PCB、器件批次、散热、工作点影响；电源硬件设计存在高压与电池安全风险，量产前必须完成充分测试、安规与可靠性验证，本文不构成量产设计保证。