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[参考译文] BQ25120A:直接在 VBAT 上存在外部负载时的意外行为

Guru**** 2461850 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ25120A

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1546589/bq25120a-unexpected-behavior-with-external-load-directly-on-vbat

器件型号:BQ25120A


工具/软件:

您好:

在我的应用中、BQ25120A 为电池充电并为部分系统供电、但其他部分直接由 VBAT 供电。 这些其他器件是 LED 驱动器、需要的电流超过 BQ25120A 可提供的电流、这就是它们未连接到 SYS、而直接连接到 VBAT 的原因。

据我理解、这不应该影响 BQ25120A(除了 VBAT 不是真实的电池电压)、但我注意到、当 VBAT 上消耗的电流为高电平时存在一些奇怪的行为:

-在读取电池电压监测器时,我得到 0x80,但只有一段时间后。 读数在一段时间内或多或少都是正确的(更长或在 VBAT 上的电流消耗较低时始终正确)、然后不断变为 0x80(读数不再正确)。 在大约 370mA(整个系统从电池汲取的电流)时、读数在出现故障之前的大约 30 秒内是正常的。

- SYS 正在关闭(并重新激活)。  在 500mA 时、SYS 开始失败(关闭大约 400ms、然后再次打开通常大约 2s,但开启周期变化很大,有时更小,有时更长)。

- LS/LDO 停止可靠的工作。 从 250mA 左右开始、LS/LDO 上的电压通过 LSCTRL 导通时、导通和关断不可靠、在较高负载下根本就不会导通。

在这种应用中使用芯片时、是否有解释说明这会如何影响芯片的行为和其他我需要考虑的事项?

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、

    LED 驱动器等负载直接连接到系统的 VBAT 节点可能会对 BQ 器件性能产生一些影响。

    在读取电池电压监测器时、我得到 0x80、但只有一段时间后。

    这表示寄存器值? 这肯定是一个意外的值、因为位 7 应始终回读为 0。 您能否确认该 I2C 通信有效? 在该寄存器的读取事务期间、SCL 和 SDA 线的波形将有助于确认该事务。

    从 250mA 左右开始、LS/LDO 上的电压通过 LSCTRL 开启时、不可靠地打开和关闭

    您能否确认 250mA 是 LS/LDO 上的负载、还是电池上的外部负载?  是否存在 VIN 或仅存在电池?

    - SYS 正在关闭(并重新激活)。  在 500mA 时、SYS 开始失败(关闭约 400 毫秒、然后再次打开、通常持续约 2 秒,但开启周期变化很大,有时更小,有时甚至更大)。

    您能否确认 500mA 是 SYS 上的负载还是电池上的外部负载? 是否存在 VIN 或仅存在电池?

    在充电期间、这些负载消耗的电流从配置的充电电流中减去。 因此、如果充电电流配置为 100mA、但您的负载会拉取 50mA、则电池只会以大约 50mA 的频率充电。 此外、负载拉取的电流可能会影响 VBAT 引脚上测量的电压。 充电器使用 VBAT 引脚电压来确定行为、例如 BUVLO、充电电流等  

    该器件设计为 VBAT 主要连接到电池、用于对非常高的电容和缓慢的电压变化进行建模。 LED 驱动器的突然负载可能会导致 VBAT 快速变化、超过上述阈值。 当 SYS 开始下降时、当 LS/LDO 可靠停止工作时、您能否捕获 VBAT 电压与 VSYS 电压的波形。

    此致、

    Juan Ospina.

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    感谢您的快速答复。

    您是对的、我用示波器检查了 I2C、得到错误的读数后、PMIC 根本没有回复。 我必须检查为什么没有在这里注册任何 I2C 错误。 但随后芯片根本没有响应 — 为什么会这样?

    我报告的负载值都直接位于 VBAT 上、而不是在 SYS 上。 SYS 上的负载应< 50mA。

    我已经考虑了您提到的充电和 VBAT 限制、但 PMIC 的行为不符合预期、这让我很失望。

    以下是我在示波器上捕获的内容:

    LS/LDO 故障(紫色:LS/LDO、黄色:VBAT、蓝色:SYS):

    SYS 故障(紫色:LS/LDO、黄色:VBAT、蓝色:SYS):

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    您好、

    为了更好地了解正在发生的事情,我将尝试在我的最后重新创建行为 只需确认当存在 VIN 时是否存在此行为、还是仅在仅电池模式期间存在此行为? 此外、假设电池电芯电压约为 3.6V - 3.8V 是否安全? 实际电池电压是否与 VBAT 引脚电压完全不同?

    最后、您能否分享电源设置原理图?

    此致、

    Juan Ospina.

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    这是在不存在 VIN 时进行的。 使用 VIN 时、问题不存在。

    电池电压当前为 3.75V、因此应该没问题。 由于它直接连接到 BAT 引脚、因此 VBAT 应为实际电芯电压。 我还可以使用实验室电源重新创建它。 升高/降低电压时、问题消失/出现(尽管在不同的阈值下,但当 370mA 的 VBAT 电流消耗出现问题时、测得的 VBAT 电压始终高于 3.45V)

    芯片处于电池工作模式以读取寄存器、否则处于 Hi-Z 模式。

    这些是原理图:

    VCC 连接到一些外设 (MCU、传感器...)、并且除电池本身之外、VCC_BAT 连接到 2 个 LED 驱动器和另一个单个 LED。

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    使用实验室电源进行的一些更多测试表明、电池监测器的测量电压远低于我实际测量的电压。 当实验室电源为 3.67V 时、我在 237mA 的 VBAT 负载下测量 3.56V、但从电池监测器获得 3.23V。 这是电池监控器超过 3.3V 阈值后芯片不再回复的时间点。 SYS 配置为 3.3V、那么这是否与故障有关?

    我看到电池监测器与实际测量的电压之间也存在类似的不匹配情况。 在电芯电压为 3.74V 时、负载下的实际电压 (243mA) 降至 3.59V、而电池监测器报告的电压大约为 3.32V (VBATREG 的 78-80%(4.2V))。

    编辑:不匹配显然是由我串联的电流测量设备引入的。 直接连接电池时、报告的电池监测器电压与实际电池电压相匹配。 但是、芯片无响应的问题始于大约 3.26V 至 3.27V 的 VBAT。

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    以下是 I2C 波形:

    确定:

    失败:

    黄色表示 VCC。 SDA/SCL 通过 4.7k Ω 电阻上拉至 VCC。 当 VCC 下降时、SDA/SCL 不再被拉高、但仍应完全处于被识别为高电平的限制范围内。

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    您好、

    通常情况下、BQ25120A BAT 引脚和电池/电池仿真器之间增加的布线电阻是电压不匹配的原因。 串联电流测量电阻肯定会对该行为产生影响。 最好注意的是、移除该电阻后、VBMON 会与电芯电压匹配。

    关于 3.3V 时的通信丢失、这很可能是由于 SYS 轨降至器件上的 SYS 正常阈值以下。 当电池电压过低而无法为 SYS 供电时、SYS 轨将开始崩溃。 在内部、SYS 电源轨用于一些 I2C 通信电平转换器、因此器件需要该电源轨才能进行通信。 由于器件还会检查 SYS 是否按预期进行调节、因此低于配置电压的电压将导致器件像 SYS 电源轨不正常一样运行。

    这很可能是 I2C 通信丢失的原因。 如果您仍然能够在较低的电压下与 MCU 通信、则可以尝试随着 VBAT 的降低、将配置的 SYS 电压设置为较低的值。 这样、即使 VBAT 下降、您也可以继续通信。

    此致、

    Juan Ospina.

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    感谢您提供的信息! 我会尝试降低 SYS。

    这是否意味着当电池电量低于 SYS 配置的任何电压时、我根本无法与芯片通信?

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    是的、没错。

    我们确实看到、在许多应用中、SYS 设置为低至 1.8V、因此对于这些应用来说不会是问题、因为锂离子电池不应该放电到如此低的水平。 但对于较高的 VSYS 应用、这是一个限制因素。

    此致、

    Juan Ospina.

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    感谢您的帮助!

    另一方面:当启用 VINDPM 并达到阈值时、您能否确认芯片在状态寄存器中指示故障?

    是否有有关哪些情况下状态寄存器显示故障的完整文档? 这将使实际处理当前未定义的故障变得容易得多。

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    数据表中的表 11 可用作故障相关行为和报告的参考。 VINDPM 应对 VINDPM_STAT 产生影响、生成 INT 脉冲并将 STAT 字段更改为“Fault"。“。

    此致、

    Juan Ospina.

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    好的、谢谢、我错过了桌子上的内容。 因此、不应该有任何其他状态字段设置为 FAULT 的情况? 在我的另一个 问题中 、您回答说如果发生 VIN ILIM 故障、状态也设置为 FAULT、但未记录(或我误解了措辞)、让我怀疑是否有其他情况与我有关、如何处理故障状态。 但如果是这样,那就好了!

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    您好、

    对不起,文本不是完全清楚。 对于“VIN ILIM (VIN ILIM)“行、它在“Actions(操作)“列中指出:

    “更新充电进行中状态、INT 上的中断、输入电流受限“

    正在充电状态是指 STAT 字段中到“Fault"的“的变化。 其他没有自己的 STAT 字段的“故障“是 SW_SYS_SHORT、LS_LDO_OCP 和 OVER_TEMP。

    此致、
    Juan Ospina.

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    这是我现在怀疑的,谢谢你的澄清和所有的及时帮助!