[参考译文] BQ25185：弱光条件下的 BQ25185（和 BQ24210）电流消耗

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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1578006/bq25185-bq25185-and-bq24210-current-consumption-at-weak-light

器件型号：BQ25185
主题中讨论的其他器件：BQ24210、

我们正在设计电池供电的传感器设备、供客户端在户外使用。这些电池是常规锂离子电池、使用太阳能电池板充电。为此、我们使用支持 VDPM 的电池充电器。

我们已经测试了 BQ24210 和 BQ25185、并且发现当太阳能电池板输出足够高的电压以支持充电但无法提供足够的电流时、它们都消耗了电池中的大量电流。在这种情况下、BQ25185 几乎消耗 200µA。通过一些设计更改、我能够将 BQ24210 降低至大约 40µA、但这仍然超出了我们的预期。这听起来像是在太阳升高或落日时短暂发生的、但我有信心、如果太阳能电池板由街道照明或类似设备点亮、就可以触发这一事件。冬季是相当长和黑暗的主要市场上的这些设备,并增加了高达 200µA 的消耗最终是 144mA 小时/月。如果该装置安装在极圈以北、则由于温度和光线不足、它可能在几个月内根本无法充电。

是否有任何方法可以缓解这种情况、或者我们可以查看的任何替代充电器 IC？
我还有一个关于 BQ25185 的切身问题：如何使 IC 没有具有较低固定 VSYS 电压的版本？如果应用可以直接由 3.4V 至 4.1V 的单节电池供电、那么使用 VSYS 远高于电池电压似乎会有点奇怪。许多专门由锂电池供电的 IC 的最大额定电压为 4.3V、这与我们应用中的调制解调器类似。因此、如果我们使用 BQ25185、我们仍然需要将负载直接连接到电池。

我附上了原理图的图像。 BAT_PG 和 BAT_CHG 在外部上拉至 3.3V、但在测量期间禁用了 3.3V 电源轨。

3 个月前

0 admin 3 个月前

TI__Guru**** 2595770 points

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您好 Gabriel、

感谢您的联系。

当您测量电池的 200uA 电流时、输入电压和电池电压是多少？您能否分享太阳能电池板的 I-V 特性或曲线？听起来您可能会看到一个临界情况、在该情况下、器件检测到输入电压为“电源正常“、但输入源如此有限、因此它无法为许多在输入为“电源正常“时变为活动状态的器件电路供电、从而导致电池为其供电、并导致您看到的电池产生 200uA 的静态电流。

在线性电源路径拓扑中、VSYS 调节目标通常高于 4.2V、以便为由于输入 FET 和 BATFET 的输入电流、充电电流以及导通电阻而导致的压降提供余量。

我建议在此电源轨上使用下游直流/直流转换器或将其直接连接到电池、但我知道这不会利用电源路径。

此致、

Alec

0 admin 3 个月前

TI__Guru**** 2595770 points

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嗨、Alec！
我已经使用多个电池电压尝试了该设计、但在执行这些特定测试时、我想我使用了设置为 3.8V 的实验室 PSU。我实际上没有现成的特定太阳能电池板曲线、但我可以告诉您、开路电压约为 7V、短路电流约为 2A。这样就应该使电池板的 MPP 在完全照明的情况下大约为 5V 左右。我会承认它比可能需要的要高一点、但仍然相当正常。在我的测试中,我只是将太阳能电池板暴露在常规的室内照明中。我只需将手放在太阳能电池板上即可调节可用的光。如果我抬起手,或者把它移走,它能够充电一点点。如果我将其直接放在电池板上、那么电压下降到足以禁用电路。但在相当宽的范围内、我看到电池的功耗较高。

您的建议正是我所假定的、开路电压足够高、可以触发电源正常状态、但电池板无法提供足够的电流来正确充电。但是、鉴于太阳能电池本质上是非线性的、并且每种实现都需要一些电压余量、情况是否总是如此？只要太阳能电池板电压刚好高于阈值、向其增加任何负载都会导致电压下降。使能电压的迟滞似乎不够高、无法解决这一问题。

除非有解决方法、否则我认为我们只能继续使用 BQ24210、因为它在这种半启用状态下的功耗较低、并且没有未使用的电源路径功能。我只需为 LED 添加一根跳线、以便可针对现场其他设备禁用这些 LED、作为负载添加这些 LED 可能会增加照明范围、而这可能是个问题。

关于电源路径功能：这的确有意义、它不是一个单独的电源路径、而是在电池充电阶段之前切断路径。因此、需要留出余量。在我们的示例中、添加下游直流/直流转换器会增加复杂性、而 LDO 会造成宝贵的电压余量。

此致
/Gabriel

0 admin 3 个月前

TI__Guru**** 2595770 points

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您好 Gabriel、

与阳光直射相比、室内照明的太阳能电池板辐照度要低得多。太阳能电池板的 I-V 曲线随着辐照度发生显著变化。在弱辐照度下、I-V 曲线以低得多的短路电流开始、并且更平坦。

在您测试的条件下、电池板的 I-V 曲线似乎非常平坦并且在低电流下、当输入被视为“电源正常“时、电池板提供的电流小于充电器为内部电路供电所需的电流。我同意在较低的条件下、这是一个问题。

您是否在阳光较少的情况下、如在晚上、在户外测试过？

此外、您是否测量了输入电压？在室内照明中、输入电压是否调节至 VINDPM？

此致、

Alec

0 admin 3 个月前

TI__Guru**** 2595770 points

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再次大家好！
我测量了输入端的电压、似乎对 BQ25185 进行了跟踪。它处于电池跟踪模式、即使从电池中消耗电流、输入电压也会保持在比电池电压高大约 200mV 的水平。另一方面、BQ24210 即使在电池电压下似乎基本上保持输入、这似乎有点奇怪。我们可以使用设置的 VDPM 而不是使用电池跟踪、但我认为这只会解决问题、而不是解决问题。当有光时、它可能会导致器件充电较少。

通常、即使是环境光、阳光似乎也能让电池持续充电。但是、当太阳升起或落下、或者当它黑暗且面板被街道照明时、仍然可能发生这种情况。这可能被视为通常的边缘外壳、但对于此产品、它是冬季正常工作条件。

此致
/Gabriel

0 admin 3 个月前

TI__Guru**** 2595770 points

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您好 Gabriel、

感谢您检查输入电压。这就是我所期望的。

电池跟踪 VINDPM 非常适合与太阳能电池板输入配合使用、但如果需要更多控制、还可以使用主机 MCU 的不同方法。

我认为这个问题更多地与太阳能电池板的功能有关、而不是与 VINDPM 有关。由于 I-V 曲线在低辐照度条件下非常平坦、因此电池板可提供的电流量不会随电池板电压发生太大变化。

我同意低光是此应用程序的正常运行条件。您使用的太阳能电池板的尺寸是多少？您是否尝试过使用另一个面板查看是否仍然出现相同的行为？听起来、如果无法提供至少几 mA 电流、这可能是一个非常小的面板。

我建议阅读以下应用手册、进一步了解如何将太阳能电池板与电池充电器结合使用：

使用电池跟踪 VINDPM 充分利用太阳能和高阻抗电源

为太阳能应用选择合适的太阳能电池充电器

此致、

Alec

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