[参考译文] BQ24075：有关18650电池充电器电路设计的问题

尊敬的 Fernando：

Unknown 说：

我将使用 AP63205WU 降压转换器将来自太阳能电池板的输入电压调节至5V、然后将其提供给  BQ24075。 我已经注意到、我可能应该将其连接到 VOUT_BAT、而不是将 BQ_EN2连接到+5V。 但除此之外、还有其他弹出的内容吗？  [/报价]

我已经检查了您的原理图、它看起来很好。 我同意、如果您打算将 EN2始终拉至高电平、最好将 EN2连接到 OUT。 除此之外、我没有看到任何问题。

由于您使用太阳能电池板输入、我建议考虑一种替代方法：将太阳能电池板直接连接到充电器、并利用充电器的输入电压动态电源管理(VIN-DPM)功能。

 当 EN2=0、EN1=0或 EN2=0、EN1=1时、VIN-DPM 有效。  该功能通过动态降低输入电流限制来防止输入电压降至 VIN-DPM 阈值(4.5V)以下、这在使用太阳能电池板等高阻抗输入源时特别有用。

Unknown 说：

nCHG 即使没有连接电池也会变得低电平。 但是、通过 SWING SW1激活 SYSOFF 会再次变为高电平。 这是预期行为吗？ 我使用一个4.7uF 电容器旁路 BAT 引脚。

请参阅 BQ2407x 数据表中的表9-2。 当电池断开连接时、/CHG 输出应处于高阻抗状态。

您能否提供有关此行为的更多详细信息？ /CHG 是否闪烁或保持低电平？

Unknown 说：

最后一个问题是、 BQ24075不会保护电池的正常运行？ 我仍需要使用 OVP 和 UVP IC 正确？

BQ24075不包含电池 OVP 或 UVP 保护。 我建议使用电池保护器 IC 来实现这些保护。

我还建议查看 BQ25185。 它是我们全新的独立线性电池充电器、包含电池跟踪 VIN-DPM、并提供多种集成保护、例如电池欠压保护(BUVLO)。

此外、下面还有一篇实用的文章： 使用电池跟踪 VINDPM 充分利用太阳能和高阻抗电源

此致、

Alec

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尊敬的 Alec：

感谢您的答复。

Unknown 说：

由于您使用太阳能电池板输入、我建议考虑一种替代方法：将太阳能电池板直接连接到充电器、并利用充电器的输入电压动态电源管理(VIN-DPM)功能。

 当 EN2=0、EN1=0或 EN2=0、EN1=1时、VIN-DPM 有效。  该功能通过动态降低输入电流限制来防止输入电压降至 VIN-DPM 阈值(4.5V)以下、这在使用太阳能电池板等高阻抗输入源时特别有用。

[/报价]

因此、我认为 ENx 引脚用于限制输入电流。 我的想法是即使在未连接电池的情况下也能在输出端提供尽可能大的电流、因为我还想在室内使用此网关、直接连接到12V 变压器。 在这种情况下、您说 DPM 功能不工作？ 即使系统电压下降、电池仍将继续正常充电(电流为1A)？  

另外、与您的建议相关、我计划使用的太阳能电池板额定电压为12V、但最高可达18V。 数据表中 提到的工作电压范围为4.35V 至6.4V。  那么、我想电池不会充电、直到电池板的电压下降到该范围正确？ 这就是为什么我使用了5V 稳压器、才能使用12V 太阳能电池板并始终为电池充电。 由于我还希望网关在室内无需电池的情况下工作、因此我选择了05版本来安装 SYSOFF 引脚。

有什么建议可以在这里更好地发挥作用？  BQ25185是否是更好的选择？ 网关本身将驱动一个4G simcom 模块、同时还为一些外部传感器供电。

Unknown 说：

请参阅 BQ2407x 数据表中的表9-2。 当电池断开连接时、/CHG 输出应处于高阻抗状态。

您能否提供有关此行为的更多详细信息？ /CHG 是否闪烁或保持低电平？

[/报价]

我今天会将这些引脚连接到示波器、分享一些更深入的见解。

Unknown 说：

BQ24075不包含电池 OVP 或 UVP 保护。 我建议使用电池保护器 IC 来实现这些保护。

我还建议查看 BQ25185。 它是我们全新的独立线性电池充电器、包含电池跟踪 VIN-DPM、并提供多种集成保护、例如电池欠压保护(BUVLO)。

[/报价]

好的、谢谢。 我已经有了。 是为了确保我不会在没有额外组件的情况下添加额外的组件。  

感谢您的持续支持、

此致、

费尔南多

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Unknown 说：

请参阅 BQ2407x 数据表中的表9-2。 当电池断开连接时、/CHG 输出应处于高阻抗状态。

您能否提供有关此行为的更多详细信息？ /CHG 是否闪烁或保持低电平？

[/报价]

好的、所以我这样说是错误的。 当 SYSOFF 连接到5V 时、/CHG 会变为低电平。 至少 LED 保持稳定绿色。 通过 SYSOFF 高阻抗、/CHG 也具有高阻抗(LED 关闭)。

但是、我已经将注意力转向了另一个问题、即电池安装到位并连接了外部12V、因此稳压器上的 电压为5V 并为 BQ24075供电时、/CHG 会按预期变为低电平、电池开始充电。 /PGOOD 也为低电平。 然后、关闭电源、/PGOOD 按预期 变为高阻抗、但/CHG 变为方波、从而使 LED 亮起。 检查 以下示波器图像：

问题可能是什么？ 我在数据表上未找到任何内容。 我看到了一些与阻止器件使用50Hz 半整流信号充电有关的内容、但这不是。  

我已经检查了输入电压、似乎5V 线路不会变为0V、BQ_EN2是否可能在内部上拉、并且使5V 线路进入电池电平？  

我只看到可能发生这种情况的电流路径... 除非220uF 的输入电容器未放电、但我想  BQ24075会尝试为电池充电并不对其放电？

明天我将继续调查。 今天我只有很少时间对此进行调查。

谢谢您、

此致、

Fernando Fontes

尊敬的 Fernando：

感谢您的更新。

Unknown 说：

因此、我认为 ENx 引脚用于限制输入电流。 我的想法是即使在未连接电池的情况下也能在输出端提供尽可能大的电流、因为我还想在室内使用此网关、直接连接到12V 变压器。 在这种情况下、您说 DPM 功能不工作？ 即使系统电压下降、电池仍将继续正常充电(电流为1A)？  [/报价]

是的、ENx 引脚用于配置输入电流限制模式是正确的。 只需澄清一下、VINDPM 和 DPPM 是不同的功能。

VINDPM (输入电压动态电源管理)通过动态降低输入电流限制来防止输入电压降至 VIN-DPM 阈值(4.5V)以下。 这在使用弱 USB 电源或太阳能电池板时非常有用。 在 BQ24075上、此特性仅针对前面提到的 ENx 模式有效。 有关更多详细信息、请参阅数据表的第9.3.4.1.1节。

当系统电压降至 VDPPM 阈值以下时、由于充电电流和系统电流超过输入电流限制的总和、DPPM (动态电源路径管理)会降低充电电流。 更多详细信息、请参阅数据表的第9.3.4.1.2节和第9.3.4.1.3节。

Unknown 说：

另外、根据您的建议、我计划使用的太阳能电池板的额定电压为12V、但最高可达18V。 数据表中 提到的工作电压范围为4.35V 至6.4V。  那么、我想电池不会充电、直到电池板的电压下降到该范围正确？ 这就是为什么我使用了5V 稳压器、才能使用12V 太阳能电池板并始终为电池充电。 由于我还希望网关在室内无需电池的情况下工作、因此我选择了05版本来安装 SYSOFF 引脚。

是的、您回答正确。  BQ24075输入过压保护为6.6V (典型值)、因此  当输入电压高于此阈值时、电池不会充电。 在这种情况下、使用5V 稳压器是一种可靠的方法。

BQ25185是我们全新的独立线性充电器、支持高达18V 的输入电压、因此您不需要5V 稳压器。

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Unknown 说：

好的、我这样说是错误的。 当 SYSOFF 连接到5V 时、/CHG 会变为低电平。 至少 LED 保持稳定绿色。 而通过 SYSOFF 高阻抗、/CHG 也具有高阻抗(LED 关闭)。

感谢您澄清/CHG 行为。 这听起来是意料之中的。 请参阅数据表的第9.3.5.5节：当 SYSOFF 为高电平时、/CHG 为低电平。

Unknown 说：

我检查了输入电压、似乎以某种方式5V 线路不会达到0V、BQ_EN2是否可能以某种方式在内部上拉、并且使5V 线路变为电池电平？  [/报价]

EN2在内部下拉。 请参阅数据表第9.2节中充电器的功能方框图。 您能否监测其中一个示波器通道上的输入电压？

此致、

Alec

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Unknown 说：

是的、ENx 引脚用于配置输入电流限制模式是正确的。 为了澄清一下、VINDPM 和 DPPM 具有不同的功能。[/报价]

好的、谢谢。

Unknown 说：

BQ25185是我们最新的独立线性充电器、支持高达18V 的输入电压、因此您不需要5V 稳压器。[/报价]

好的、我可以接着更改为 BQ25185。 是否有任何等效的 SYSOFF 选项？ 由于我希望网关在室内和室外都能工作(充电器/太阳能)、因此有这样的功能会很有趣、这样我就可以让设备在没有电池的情况下工作。 但我想、 SYSOFF 更像是放置了电池、而无法对其充电？ 因此 、我想、未放置电池的 BQ25185应该可以正常工作。

Unknown 说：

感谢您澄清/CHG 行为。 这听起来是意料之中的。 请参阅数据表的第9.3.5.5节：当 SYSOFF 为高电平时、/CHG 为低电平。

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好的、这是有道理的。

Unknown 说：

EN2在内部下拉。 请参阅数据表第9.2节中充电器的功能方框图。 您能否监测其中一个示波器通道上的输入电压？

这真的很奇怪。 因此、通道2 (蓝色) 连接到稳压器的5V 输出引脚、通道1 (黄色)连接到\CHG 引脚。 图1是连接外部电源的情况、图2是不使用外部电源的情况。

通过我在图2中看到的纹波、我真的认为是电池电压产生的某种反馈。 我已将一个10K 电阻器与5V 和 GND 并联、但未发生任何情况。 但是、120 Ω 电阻器会使5V 线路变为0V、并使\CHG 处于高阻抗状态。  

电源如下所示：

最初我认为反馈被视为5V 线路、但我认为现在它来自 VOUT_BAT 线路。 我使用 的 TPS55165QPWPRQ1配置(稍后我发现 IGN 大于5V、因此我将更换它并使用其他器件)用于在仅由电池供电时升高电压、以便能够为外部传感器供电。 Q1提供反馈。 我不明白为什么、D4用于保护反向电压。 我将尝试拆焊它,并重复测试..

感谢您的持续支持、

此致、

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尊敬的 Fernando：

我很乐意提供帮助。

Unknown 说：

好的、我可以更改一下 BQ25185。 是否有任何等效的 SYSOFF 选项？ 由于我希望网关在室内和室外都能工作(充电器/太阳能)、因此有这样的功能会很有趣、这样我就可以让设备在没有电池的情况下工作。 但我想、 SYSOFF 更像是放置了电池、而无法对其充电？ 因此、 我想、未放置电池的 BQ25185应该可以正常工作。

是的、回答正确。 即使未连接电池、输入源也能够为系统负载供电。

如果需要在连接电池时禁用充电、则可以使用/CE 引脚。

BQ25185还具有出厂模式(类似于其他充电器上的运输模式)、这是一种超低功耗模式、在该模式下、电池与系统断开连接。  仅当不存在输入源时才能进入此模式 、并在连接输入后自动退出。

这真的很奇怪。 因此、通道2 (蓝色) 连接到稳压器的5V 输出引脚、通道1 (黄色)连接到\CHG 引脚。 图1是连接外部电源的情况、图2是不使用外部电源的情况。

通过我在图2中看到的纹波、我真的认为是电池电压产生的某种反馈。 我已将一个10K 电阻器与5V 和 GND 并联、但未发生任何情况。 但是、120 Ω 电阻器会使5V 线路变为0V、并使\CHG 处于高阻抗状态。  

再看一下充电器原理图后、我意识到 SYSOFF 通过开关连接到+5V。

SYSOFF 通过一个大电阻器(~5MΩ Ω)在内部上拉至 VBAT、这可能与您看到的行为有关。 看到此行为时、开关是否闭合？ 从第二个波形 可以看出、+5V 大约为4V、我预计这是您的电池电压。

在降压/升压原理图中、我没有看到 Q1周围的电路有任何明显的问题。

如果您有任何更新、请告诉我。

此致、

Alec

Unknown 说：

是的、回答正确。 即使未连接电池、输入源也能够为系统负载供电。

如果需要在连接电池时禁用充电、则可以使用/CE 引脚。

BQ25185还具有出厂模式(类似于其他充电器上的运输模式)、这是一种超低功耗模式、在该模式下、电池与系统断开连接。  仅当不存在输入源时才能进入此模式 、并在连接输入后自动退出。

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我会更改原理图、然后询问您的修订版本是否正常。

Unknown 说：

SYSOFF 通过一个大电阻器(~5MΩ Ω)在内部上拉至 VBAT、这可能与您看到的行为有关。 看到此行为时、开关是否闭合？ 从第二个波形 可以看出、+5V 大约为4V、我预计这是您的电池电压。

在降压/升压原理图中、我没有看到 Q1周围的电路有任何明显的问题。

如果您有任何更新、请告诉我。

[/报价]

开关已打开... 今天问题已经发生、但只出现了几秒钟。 我确实移除了 Q1、还将 BQ_EN2连接到 VOUT_BAT。 R16也被移除。 到5V 线路的唯一连接现在是 IN 引脚(编号13)。  

我已经观看了视频、一个展示/CHG LED、另一个展示5V 线路。 如您所见、当我关闭外部电源时、5V 线路会立即降至~4V 的电池电压。 然后需要~3秒、并降至接近0V。 此时、LED 熄灭。  

这是预期行为吗？ 我想 BQ2407x Q1的方框图中可能正在激活？  

e2e.ti.com/.../board.mp4e2e.ti.com/.../oscilloscope.mp4

感谢您的持续支持、

此致、

[/quote]

尊敬的 Fernando：

Unknown 说：

我将更改原理图、然后我会询问您的修订版本是否合适。

是的、请随时分享您更新后的原理图、我会 进行审阅。

开关已打开... 今天问题已经发生、但只出现了几秒钟。 我确实移除了 Q1、还将 BQ_EN2连接到 VOUT_BAT。 R16也被移除。 到5V 线路的唯一连接现在是 IN 引脚(编号13)。  

我已经观看了视频、一个展示/CHG LED、另一个展示5V 线路。 如您所见、当我关闭外部电源时、5V 线路会立即降至~4V 的电池电压。 然后需要~3秒、并降至接近0V。 此时、LED 熄灭。  

这是预期行为吗？ 我想 BQ2407x Q1的方框图中可能正在激活？  

输入 FET (Q1、在功能方框图中简化)可以阻止从输出端到输入端的反向电流、因此我不希望电池为输入电容充电。

也就是说、在移除输入源后、输入电容放电速度似乎太慢、这可能会导致您看到相应的行为。

您可以尝试在 VIN 和 GND 之间放置一个电阻器、以帮助它们更快地放电、并查看这是否会改变行为。 这也有助于排除电池以某种方式对 VIN 反向供电的可能性。

出现此行为时、电池似乎未连接。 是否使用外部电源为 BAT 供电？

此致、

Alec

尊敬的 Alec：

Unknown 说：

您可以尝试在 VIN 和 GND 之间放置一个电阻、以帮助他们更快地放电、并查看这是否会改变行为。 这也有助于排除电池以某种方式对 VIN 反向供电的可能性。

是否有任何建议的值？ 1k Ω？

Unknown 说：

出现此问题时、电池似乎未连接。 您是否使用外部电源为 BAT 供电？

使用焊接到 PCB 底部的橙色和绿色电缆连接电池。 我是这样进行测试的、目的是使拆卸和插回电池的过程更容易。  

我明天将进行电阻测试、稍后会通知您。

此致、

Fernando Fontes

尊敬的 Fernando：

您可以尝试使用 足够高的100k 或任何值、以避免显著的电流消耗、但足够低、有助于更快地耗尽 IN 电容器中的剩余电荷。

请告诉我测试是如何进行的。

此致、

Alec

尊敬的 Alec：

我使用建议的电阻器再运行几个测试。  

Unknown 说：

您可以尝试使用100k 或任何 足够高的值来避免显著的电流消耗、但又足够低以帮助更快地耗尽 IN cap 中的剩余电荷。

100K 电阻器没有帮助。 我尝试了1K 和200Ohm、问题仍然存在。 只有100 Ω 电阻器才能解决问题。 但是、100 Ω 将消耗大电流。

当发生此问题时、我会在 BQ 的 VIN 引脚上看到大量纹波(外部电源关闭)。

黄线是 BQ 的5V/Vin、蓝线是+12V 线路输入。 它们具有相同的电压、因此这意味着 AP63205WU 让电压反向流动。 为了确认这一点、我已拆焊直流/直流  AP63205WU、并将+12V 输入直接连接至+5V 输出。 我已经将外部电源调整为7V (因为我使用了全桥整流器)、是的、我已经确认行为确实是相同的。  

如果使用100 Ω 贴片、当我关闭电源时、5V 线路会立即变为0V。  

e2e.ti.com/.../with_5F00_100_5F00_ohm.mp4

如果没有100 Ω 电阻器且没有直流/直流降压转换器、5V 线路将变为+BATT 电平。  

e2e.ti.com/.../without_5F00_5v_5F00_buck.mp4

如今、测试的表现与初始测试类似、其中+5V 线路  即使在外部电源关闭时也会一直保持为+BATT 电压。 设置的唯一区别是、与前一天不同、我未启用睡眠模式。 那时、平均电流消耗仅为几毫安(< 5mA)。 这一次,我离开蜂窝调制解调器激活,这大大增加了电流消耗(~25mA )-显然使这个问题更加明显。 我仍然不确定导致此行为的原因。

谢谢您、

此致、

Fernando Fontes

尊敬的 Fernando：  

感谢您的详细答复。 我们正在审查新信息、并将回复您并提供意见。 请注意、明天、即2018年4月4日、是公司假日。这里是美国、因此请期待 TI 周一给予跟进回复。 提前感谢您的耐心。  

此致、

Garrett  

尊敬的 Fernando：

感谢您的耐心。 我将在一天结束时提供答复。

此致、
Alec

尊敬的 Fernando：

感谢您提供的所有信息。

我预计这个问题特定于您的电路板。 BQ24075会阻止 反向电流从电池流向输入、因此我不希望输入通过充电器在内部直接连接到电池。

您能否确认该问题的可重复性？  每次输入源断开连接时、VIN 是否会变为电池电压？ 另外、您能澄清一下看到的具体问题吗？ 听起来输入现在无限期地保持在电池电压、但您之前提到过、它会在几秒钟后降至0V。

您是否能够完全 断开与充电器 IC 无关的输入路径上的所有连接并 直接为其供电？ 我知道 VIN 上有多个上游组件、但 隔离充电器有助于缩小导致此行为的原因。

这个问题是在多个板上发生还是仅在一个板上发生？ 如果您只有一个、 是否可以 尝试更换充电器 IC、看看这样是否能解决问题？

最后、我建议让 电池安全放电、或  在较低电压下使用电池进行测试。 这将有助于确认 VIN 是否真正跟踪 VBAT、或者是否只是巧合、他们都在4V 左右。

此致、

Alec

尊敬的 Alec：

感谢您的答复。  

Unknown 说：

您能否确认此问题的可重复性？  每次输入源断开连接时、VIN 是否会变为电池电压？ 另外、您能澄清一下看到的具体问题吗？ 听起来输入现在无限期地保持在电池电压、但您之前提到过、它会在几秒钟后降至0V

是的、我可以确认 重复性。  我认为行为因 OUT 引脚的负载条件而异。 对于一些负载、它似乎 无限期地保持不变。 之前、我在深度睡眠模式下对 MCU 进行测试、这使其 行为 有所不同。  

Unknown 说：

您是否能够完全 断开与充电器 IC 无关的输入路径上的所有连接并 直接为其供电？ 我知道 VIN 上有多个上游组件、但 隔离充电器有助于缩小导致此行为的原因。[/报价]

是的、我已经做到了、但我给您提供了完整的原理图、以便您可以查看并 告诉我断开连接的内容。 我可以在需要时切割布线、没问题。  

Unknown 说：

此问题是在多个电路板上发生还是仅在一个电路板上发生？ 如果您只有一个、 您能否 尝试更换充电器 IC 以查看它是否能解决问题？

我有两块电路板、两块电路板都出现问题。

Unknown 说：

最后、我建议让 电池放电(安全)或使用  较低电压的电池进行测试。 这将有助于确认 VIN 是否真正跟踪 VBAT、或者是否只是巧合、两者都在4V 左右。

我会这么做的。

我想我会切换到没有系统关闭引脚的版本、因为我实际上并不需要它。 我认为在没有连接电池的情况下工作时需要使用 BQ24075、这就是我选择 BQ24075的原因。 当未连接电池时、OUT 引脚上还需要1.5A VIN、因此我认为至少在此版本中无法使用 BQ25185。  

感谢您的持续支持、

此致、

Fernando Fontes

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尊敬的 Fernando：

我很乐意提供支持。

感谢您分享完整的原理图。 我 仔细查看过它、但仍然没有看到从电池到充电器输入端的任何明显路径。

为了帮助完全隔离该问题、您是否可以尝试断开所有可能会 创建从 BAT 或从 OUT 返回到 VIN 的意外路径的元件？

请卸下以下组件：

- TPS63020

- TPS55165.

- AP63205.

- Q1 (PFET)

然后、请切断进入 BQ24075的 VIN (+5V)的布线或覆铜、并将一根导线焊接到输入电容器(C4)、以便可以直接向 VIN 施加外部电源。

此设置应仅保留 BQ24075、其中 BAT 连接到电池、VIN 悬空、除非由外部电源驱动。

如果 VIN 上仍然出现电池电压、但未连接任何电压、则表明导通路径是充电器内部的。 否则、该路径可能会通过其中一个已移除的元件或相关引线。

另外、您是否能够更换充电器 IC 以查看是否解决了问题？

此致、

Alec

尊敬的 Alec：  

Unknown 说：

如果 VIN 上仍显示电池电压、但未连接任何电压、则表明传导路径位于充电器内部。 如果不是、则路径可能会通过其中一个已移除的组件或相关迹线。

好的、星期一我会做这个实验。

Unknown 说：

另外、您是否能够更换充电器 IC 以查看这是否解决了问题？

很遗憾、我没有更多 IC 库存。 但会 订购一些并重试。

此致、

Fernando Fontes

尊敬的 Fernando：

听起来不错、让我知道您找到的是什么。

此致、

Alec