[参考译文] BQ25756：栅极设计问题

您好、

电阻器 R23、R24、R25 和 R42 是否已组装？ 我们不建议使用这些电阻器。 电荷泵无法处理大量电流、这些电阻器可能会导致您在此处看到的电荷损耗。 请移除这些电阻器、让我知道行为是否有所改善。

谢谢、
Michael

您好、技术团队。

您的建议修订有效。您的修改建议有效。 在上述工作条件下、移除 R23/R24/R25/R42 后、电池端半桥高侧 MOSFET 的 Vgs 曲线是稳定的。如下图所示。

然而、出现了一个新的问题。 我使用示波器测量 VAC 侧半桥的高侧 MOSFET 的 Vgs 波形、看起来有点奇怪。

同时、Vgs 的上升时间和下降时间也非常慢。

最后、还提供 DRV_SUP 引脚的电压波形。

我不知道如何生成这个奇怪的 Vgs 波形和缓慢上升/下降时间。 这会导致 MOSFET 电路进入快速充电 (CC) 阶段后的温度极高。

您好、

我很高兴听到 Vgs 现在稳定。

我使用一个示波器来测量 VAC 侧半桥的高侧 MOSFET 的 Vgs 波形、看起来有点奇怪。

您使用哪种类型的探头来测量此波形的 Vgs？ 大多数探头都有测量导线和接地导线。 要进行 Vgs 测量、接地引线需要连接到开关节点、这将使开关节点短路并导致问题。 如果这是差分探头、这应该可以。

您是否还能提供连接至 GND 的 SW 节点波形以及连接至 GND 的 HIDRV 波形？

同时、Vgs 的上升时间和下降时间也非常慢。

这是高侧 MOSFET 的 Vgs 吗？ 导通和关断也会受到开关节点的上升和下降的影响。

无论如何、我认为这是一个相当典型的值。 所选 MOSFET 上的总栅极电容约为 6.5nF。 栅极电阻为 2.6 欧姆。 BQ25756 导通电阻为 3.4 Ω、关断电阻为 1 Ω。 这使得导通和关断的时间常数分别为 39ns 和 23.4ns。 栅极驱动器和 MOSFET 栅极之间可能还存在额外的电阻。 根据您的导通阈值和关断时间、上升和下降时间在这里有意义。

如果您需要缩短 Vgs 的上升和下降时间、我认为改变 MOSFET 选择可能会有所帮助。 所选 MOSFET 的 Ciss 约为 6nF、Crss 约为 0.5nF。 具有较低 Ciss 和 Crss 的 MOSFET 会出现什么行为？

此致、
Michael

我最终决定重新焊接这个充电器的 PCB 电路。
在上述测试条件下、该电路在所有输出条件和模式下均成功运行。 输出电流符合预期、温度在可控限值范围内。
然而、情况并非总是如此。 以下是我遇到的一些问题：
1.当电子负载在低电压下 CV 范围内给充电器上电时,充电器始终进入预充电模式。
2.当在高电压下,电子负载在 CV 范围内接通充电器时,充电器并不总是进入快速充电模式（即使在几次测试中成功）。 在第一种情况下、充电器会发出哨声、热成像表明栅极电源 LDO 和 MOSFET 温度下降、而 BQ25756 温度升高（约为 50°C）。 在第二种情况下、充电器尝试输出功率一段可察觉的时间、但每次停止都有某种原因、类似于断续（在大约一秒内尝试两次或三次）。

3.在电子负载处于 CV 模式下电压较低,进入预充电模式的情况下,打开充电器电源。 然后、我以 0.1V 的增量增加了电子负载的 CV 值、希望它能够平稳地过渡到快速充电模式。 不过、一旦进入快速充电模式、MOSFET 温度就会迅速升高。

很抱歉无法提供任何仪器图像。 我相信充电器不能长时间在异常条件下工作,所以我迅速关闭仪器,没有时间拍照。
我最初怀疑、蓄电池的补偿不适合电子负载的 CV 模式。 您认为使用电子负载的 CV 模式测试此充电器电路是否合适？ 如果没有、如何在 TI 实验室对 BQ25756 充电器进行测试？

您好：

您认为使用电子负载的 CV 模式测试此充电器电路是合适的吗？

这应该没问题。 我们的 EVM 用户指南建议添加一个与负载并联的大电容器、以帮助仿真电池（约 2000 μ F）。 这是否改善了行为？

1. 当我在电子负载处于 CV 范围的低电压下为充电器上电时、它始终进入预充电模式。

这是预期行为。

当我在高电压下通过 CV 范围内的电子负载为充电器通电时、充电器并不总是进入快速充电模式（尽管它在几个测试中确实成功）。 在第一种情况下、充电器会发出哨声、热成像表明栅极电源 LDO 和 MOSFET 温度下降、而 BQ25756 温度升高（约为 50°C）。 在第二种情况下、充电器尝试输出功率一段可察觉的时间、但每次停止都有某种原因、类似于断续（在大约一秒内尝试两次或三次）。

CV 负载通常为高阻抗、直到达到其设置的电压、然后开始灌入电流以调节电压。 我想知道这种行为是否会导致问题。 我想在没有前面提到的大电容器和电容器进行比较的情况下看到这样的波形。

我通过低电压 CV 模式下的电子负载为充电器通电、进入预充电模式。 然后、我以 0.1V 的增量增加了电子负载的 CV 值、希望它能够平稳地过渡到快速充电模式。 但是、一旦进入快速充电模式、MOSFET 温度就会迅速升高。

我认为这可能是前面展示的 MOSFET 的开关损耗。 我想知道它是否是由较长的开通和关断时间引起的击穿电流。 当您通过 I2C 增加死区时间时会发生什么情况？ 您是否考虑过选择不同的 MOSFET？

此致、
Michael

我曾尝试用 CSD18540 取代 MOSFET。

在预充电模式下、输入高侧 MOSFET 的 Vgs 波形如下：

虽然看起来仍然不是很好、但实际上比以前有所改进。 MGC021N04L 手册似乎有误导性的规格。

Vgs 波形似乎具有振幅约为 2V 的振铃。 如果这不是芯片中的固有缺陷、振铃和缓慢上升时间是否由示波器探头本身引起（考虑到前面提到的 100kr GS 电阻器不允许高侧电荷泵正常工作、我的示波器探头设置为 x10）？

值得庆幸的是、充电器电路现在在预充电模式和快速充电模式的降压级都能正常运行、最高 PCB 温度低于 45°C。 然而、随着输出电压升高且充电器电路进入降压/升压级、为栅极供电的 LDO 的温度上升至 80 –100°C、输出高侧 MOSFET 的温度上升至至少 70°C、并伴随着一个轻微的嗡嗡声。 下一步是将 LDO 替换为开关直流/直流转换器。 除此之外、技术团队对于降压/升压阶段的加热和举报问题是否有任何其他建议？

您好：

如果这不是芯片中固有的缺陷、示波器探头本身可能会导致振铃和缓慢上升时间

这是可能的。 但我不确定。 此波形是否以 GND 为基准？ 这是高侧 MOSFET 上的 Vgs 吗？ HIDRV 引脚以 SW 为基准。

下一步是用开关直流/直流转换器替换 LDO。 除此之外、技术团队是否对降压/升压阶段的加热和举报问题有任何其他建议？

DC/DC 开关转换器的温度肯定会更低。 降压/升压区域中的栅极驱动器上通常会增加电流、因此温度上升并不是完全出乎意料的。 对于输出高侧 MOSFET 和嗡嗡声、您能否测量 SW1 和 SW2 波形？

此致、
Michael