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[参考译文] BQ25792:基于 USB-PD-CHG-EVM –01 评估板的设计中 BQ25792 存在问题

Guru**** 2614265 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS25750, BQ25798, TPS25751, BQ25792

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/1579692/bq25792-issue-with-bq25792-in-design-based-on-usb-pd-chg-evm-01-evaluation-board

器件型号:BQ25792
Thread 中讨论的其他器件:USB-PD-CHG-EVM–01TPS25750BQ25798TPS25751

您好 TI 支持团队:

我在严格遵循 USB-PD-CHG-EVM –01 评估板的设计中遇到了 BQ25792RQMR 电池充电器问题。 以下是问题的详细信息:


硬件和软件上下文

  • 充电器 IC :BQ25792RQMR。
  • PD 控制器 :TPS25751DREFR、带有使用编程的外部 EEPROM  USBCPD_USBDAC Application_Customization_Tool dev.ti.com/.../USBCPD_Application_Customization_Tool / ver/1.1.1/
  • PD 配置 :通过 USB-C 输入协商 60W @20V(3A) 协议。
  • : 3 芯电池组 (10.8V,最大 12.6V),预期充电电流~5A。

发现的问题

1.无电池时 STAT 引脚行为异常

  • 观察 :STAT 引脚无限期保持低电平、每 1.38 秒有一个短暂的高脉冲 (14ms)。
  • 预期行为 :禁用或完成充电(未连接电池)时、STAT 应保持高电平。

2.充电电流限制为 1A 而不是~5A

  • 观察 :连接电池时,充电器仅提供 1A 电流,尽管配置为 5A 电流。
  • 预期行为 :充电器应在恒定电流 (CC) 模式下提供高达 5A 的电流。

已采取的步骤

  1. 硬件设计 :基于 USB-PD-CHG-EVM –01 评估板示意图。
  2. 软件配置 :使用了  USBCPD_USBCPD_USB Application_Customization_Tool 生成 TPS25750 固件(请参阅配置集)。
  3. EEPROM 刷写 : TPS25750 正确协商 PD 协议 (60W @20V),已确认。
  4. 输入电压 (VBUS) 稳定、没有过热迹象或 TS 触发保护、尤其如此。

问题

  1. 生成的二进制文件 :二进制文件本身可能有问题吗?
  2. TPS25750 是否正确地对 ICHG (充电电流)和 IINDPM (输入电流)寄存器进行编程?
  3. 此处无法理解 STAT 行为。

附加文件

  1. 我的设计原理图+参考(我知道 TPS 和 BQ 的器件型号不同,但仍应正常工作)。 Job4.PDFTIDM748A.PDF 
  2. 配置的终端设备  USBCPD_USBCPD_USB Application_Customization_Tool

    感谢您对此的支持。
    不适用
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    您好、Nicolas、

    在问题 1 上、在未连接电池且启用充电的情况下、充电器仅使用 BAT 引脚电容器重复完成一个充电周期、过冲略微导致 OVP 故障、导致转换器关断 30ms。  如果 SYS 上有负载、这会导致 SYS 崩溃。  BAT 电容器放电至 VRCH、并重复该周期。 为了防止这种情况发生、您可以在未连接电池时通过 CE 引脚或/CE 位禁用充电。  或者、您可以在 BAT 引脚上添加~200uF(这可以防止 OVP)、但 STAT 引脚仍会以较慢的频率闪烁。 更改为引脚 2 引脚和 reg2reg、BQ25798 可防止 SYS 崩溃。  

    在问题 2 上、充电器封装通常会变得过热而无法提供 5A 电流并进入热调节、但应该能够达到 4-4.5A 而不出现问题、尤其是在 Fsw=750kHz 且使用 2.2uH 电感器时。   充电电流可通过输入电流限制 (IINDPM)、输入电压限制 (VINDPM) 或热调节 (TREG) 来降低。 REG0x1B-REG0x27 中的状态和 FAULT 寄存器应报告这些故障(如果存在)。 我怀疑它是钳制 IINDPM 寄存器的 ILIM_HIZ 电阻器。 主机可以设置 EN_ILIM=0 以禁用钳位、但随后必须将 IINDPM 寄存器重写为更高的值。 主机可以读取充电器 ADC 通道、以查看 IBUS 或 VBUS 是否接近其各自的限值。 要检查 TREG、主机可以读取 ADC 内核温度以查看它是否徘徊在接近 125°C 或检查 IC 是否处于高温状态。 此外、TS 功能可以减小充电电流、可能是 TS WARM 或 TS HOT。 故障寄存器也会报告该电压、ADC 可以读取 TS 引脚电压。  

    充电器原理图看起来是合理的。   

    我很乐意向 USB-C 团队转发、因为我知道他们去年更改为具有更新固件的 TPS25751。

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    感谢您的详细分析。

    相关问题 问题 1 、我同意您的解释和建议的解决方案。 我了解导致 SYS 崩溃的机制。

    指定 问题 2 、在手动修改寄存器之前、我首先依靠 EEPROM 配置的功能二进制文件。 我已将 ILIM_HIZ 引脚连接至 REGN(恒定 5V)、但这没有任何变化。 充电器在 53°C 封装温度下非常烫、充电器的 L2 电感器也是如此。

    可能是温度调节存在问题。 我有带有 TPS25750D + BQ25798 的 EVM、它大约在 1 年前工作(我已经写了一篇 TI 文章对此进行了介绍)、但我不记得您的 GUI 是哪个版本。 但是、当我今天使用为 TPS25750D + BQ25792 正确配置的二进制文件重新刷写(您没有 BQ25798 选项,但它应该是相同的)时、我在 EVM 上观察到、提供给 VBAT 的电流确实是 4.4A、但在我测量 83°C 封装温度时、最有可能是 BQ 温度每 1 或 2 秒切断一次。

    您已修改 GUI 应用程序生成的二进制文件 -似乎现在可接受的温度容差已经降低了您的 GUI 二进制输出。 您能否与我分享 EEPROM 的二进制文件、该二进制文件允许达到我本例中的 TPS25751 + BQ25792 温度限制? 我现在怀疑、即使使用您的 EVM、借助 GUI、我们也能再获得用于 5A 充电的正确二进制文件。

    具有可工作的二进制文件将显著缩短现在的开发时间。

    此致、

    不适用

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    更新:尝试设置 0.5A 充电电流会导致 GUI 上测得的 0.1A、此处没有散热问题。

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    您好、Nicolas、  

    您能否共享 PD 和 BQ 之间通信的 I2C 日志? 您还可以共享.json 文件吗?  

    此致、  

    Aya Khedr

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    您好 Aya、

    老实说、我特意选择了这款 TI 解决方案、因为您的图形工具 (GUI)  应提供有效配置。

    现在、在我看来、您的 GUI 给出的.bin 效果不佳、  在 EVM 板上也是相同的。
    由 USBCPD 自定义工具 https://dev.ti.com/gallery/view/USBPD/USBCPD_USBCPD/ver/1.1.1/生成的二进制文件 Application_Customization_Tool 会导致错误的电流输出并对其进行限制。  应该不会出现 原理图问题、因为我很少复制并粘贴您的 EVM(从 Altium 源文件)。

    因此:

    1. 我不知道如何获取您询问的 I2C 日志、这意味着什么? 我只有一个 Aardvark 来刷写 EEPROM。
    2. 我也不知道您引用哪个特定的.json 文件、因为 USBCPD 自定义工具是一个黑盒、它可以生成二进制文件、而无需向我提供有关组件配置的技术详细信息、因此您应该能够在输入询问的字段后知道您在其中设置了什么配置。

    我期望您的工具能为我提供现成的固件。 如果我应该手动对每个寄存器进行编程、我会选择不同的解决方案。
    我确实计划了必须手动处理与 TPS 和 BQ 的 I2C 通信的场景。 如您在原理图中所示、这些线路连接到微控制器。

    你建议做什么?  

    感谢您的理解。

    此致、

    不适用

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    您好:

    在之前的交换之后、我最终开发了代码、用于通过 I2C 从微控制器手动配置 BQ25792。

    该代码现在会将以下命令发送到 BQ25792:

    读取命令:

    • 0x48 :部件信息验证(部件标识)
    • 0x10 :修改前读取看门狗配置
    • 0x13 :修改前读取 PWM 频率配置
    • 0x18 :修改前读取 NTC 配置

    写入命令:

    1. 0x00 = 0x1A :VSYSMIN = 9V(3 节电池)
    2. 0x01-0x02 = 0x04EC :VREG = 12.6V(4.2V× 3 节电池)
    3. 0x03-0x04 = 0x01F4  ICHG =(最大寄存器值) 5000mA
    4. 0x05 = 0xBE :VINDPM = 19V (20V PD 合约的 95%)
    5. 0x06-0x07 = 0x014A :IINDPM = 3300mA
    6. 0x08 = 0xF2  IPRECHG = 2000mA(从预充电阶段强制施加高电流的最大值)
    7. 0x09 = 0x17 :ITERM = 900mA(充电终止)
    8. 0x0A = 0xA3 :3 节电池、以–200mV 充电
    9. 0x0E = 0x3D :安全计时器 (12h)
    10. 0x0F = 0xA2 :启用充电+终止
    11. 0x10 :禁用监视程序
    12. 0x13 :PWM 频率= 750kHz
    13. 0x16 = 0xC0  TREG = 120°C TSHUT(最大值)、TSHUT = 150°C(最大值)-热阈值增加到最大值
    14. 0x18 :忽略 NTC 热敏电阻

    为了更大限度地增大电流并强制电流为 5A、我明确地指出:

    • 已配置  ICHG 设置为其最大值 5000mA  (寄存器 0x03-0x04)
    • 已配置  IPRECHG 最大值的最大值 2000mA  (寄存器 0x08)、以确保来自预充电阶段的高电流
    • 将 TREG 增加至 120°C、并将 TSHUT 增加至 150°C  (寄存器 0x16)、使元件能够在较高温度下工作而不会降低电流
    • 已禁用  看门狗  并忽略了  NTC 热敏电阻  以避免任何外部限制

    此配置支持使用 900mA 终端对 3 节串联锂离子电池进行 5A 主动充电、从而将 BQ25792 的热限制推向最大值。

    此致、

    不适用

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    您好、Jeff、

    对 BQ25792 进行手动编程后、我现在可以请求该元件提供可能的最大充电电流。

    关于问题 2 和热管理、我由于没有提供足够的铜表面积来散热、造成了布线错误。 到达的频率 130°C 处于满电荷状态并自动进入大约 3.3A 的电流限制状态。 但是、我无法将 20cm² μ A 分配给 BQ25792 来在 V2 设计中进行散热。

    鉴于此约束、我对提高 4A+充电效率有一些问题:

    1. 您建议为转换器使用 750kHz 开关频率和 2.2µH 电感器来提高效率和减少发热 — 这在提高效率方面有多大帮助?

    2. 更改与电感器相邻的电容器的值可以提高效率吗?

    3. 与 BQ25792 相比、切换到 BQ25798 是否可以提高效率和热性能?

    任何其他建议都将不胜感激。

    此致、

    不适用

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    嗨、NA、

    关于 1、数据表显示了效率的提升。 在大多数情况下至少为 2 分。

      

    关于 2 和 3、不幸的是、没有

    此致、

    Jeff