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[参考译文] BQ25756E:原理图审阅请求- PD 适用于 6S 锂离子电池的 140W USB-USB 3.1 充电器

Guru**** 2770855 points

Other Parts Discussed in Thread: TPD4S201, BQ25756E, BQ25756, TPS26750, TPD4S480, TPS25751, TPS25751EVM

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/1607589/bq25756e-schematic-review-request---140w-usb-pd-3-1-charger-for-6s-li-ion

器件型号: BQ25756E
主题中讨论的其他器件: BQ25756TPS26750TPD4S480TPS25751、TPD4S201 TPS25751EVM

我们正在设计高性能电池组。 我们使用 BQ25756E 实现 140W 双向 USB-USB PD 3.1 充电接口。

我想回顾一下原理图和设计计算器、特别是关于 140W 操作的元件选型。

系统规格:

应用:具有 6 个 21700 单元的移动式电源。

电池配置:6 节锂离子电池(标准 NMC)。

蓄电池电压:16.0V(最小值)–25.2V(最大值)。

输入/输出:USB-EPR PD 3.1 (5V、9V、15V、20V、28V)。

目标功率:140W (28V @ 5A)。

电感器:3.3microH(饱和电流> 15A)。

检测电阻:2m Ω(输入 RAC)、5m Ω(电池 RBAT)。

设计方法和问题:我附上了原理图和设计计算器。 请注意有关输入电压设置的特定配置:

“Hybrid"计算“计算器设置:在设计计算器中、我将 VAC (min) 设置为 20V(第 5 行)、但将 ACUV 设置为 4.2V(第 58 行)。

原因:我希望支持标准 5V USB 充电(低功耗)、但在连接到 20V+ EPR 电源时只需要完整的 140W 功率。 将工具中的 VAC (min) 设置为 5V 会导致 140W 的电感器尺寸不现实 (~10microH+)。

问题:这种“混合“方法是否安全? BQ25756 稳定性/补偿环路是否会处理从 5V(低功率)到 28V(高功率)的转换、同时选择 3.3 μ H 电感器来实现更高的电压范围?

电感器选择(3.3 微欧):计算器会将 3.3 微欧标记为尽可能接近最小值。 考虑到宽输入范围 (5V–28V) 和宽电池范围 (16V–25.2V)、140W 目标的最佳折衷是 3.3 μ H、还是应该改用 4.7 μ H 以减少纹波、但牺牲瞬态响应性能?

热敏电阻放置:我将一个 10k NTC 热敏电阻放置在物理上靠近主开关 FET (Q19-Q22) 的位置、以便在功率级过热时调节电流。 BQ25756 是通过 TS 引脚自主处理热节流、还是需要 MCU 干预?

最后、我的原理图是否已经准备好进入包含元件选择的 PCB 布局阶段、您会在这里建议使用哪些 MOSFET?

随附了原理图和计算器。

V1Charger.pdf 

BQ25756_DESIGN-CALC-V01X3.xlsx 

感谢您抽出宝贵的时间提供指导。

  • 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 Merri、

    您是否 还使用原理图和布局检查清单审查了您的原理图?

    我们还提供了一个 应用手册来帮助选择 MOSFET、这是一个 适用于 100W USB-MOSFET PD充电和 240W PD 充电的参考设计。

    ] BQ25756 是否通过 TS 引脚自主处理热调节、或者这是否需要 MCU 干预?

    这是自动的。 当热敏电阻变热时、BQ25756 将遵循 JEITA 曲线。

    这种“混合“方法是否安全? BQ25756 稳定性/补偿环路是否可以处理从 5V(低功耗)到 28V(高功率)的转换、同时选择 3.3 微亨电感器以实现更高的电压范围?

    是的、这是安全的。 确保为电感器选择正确的开关频率。 您的系统的开关频率是多少?

    计算器会将 3.3microH 标记为最小值。 考虑到宽输入范围 (5V–28V) 和宽电池范围 (16V–25.2V)、140W 目标的最优折衷是 3.3 μ H、还是应该改用 4.7 μ H 以牺牲瞬态响应为代价来减少纹波?[/报价]

    3.3µH 和 4.7µH 都将适合瞬态响应。 2 个电感器之间的主要权衡将是效率。 您的应用是否对电感器的尺寸有限制。

    如果您已使用检查清单审阅了原理图、请告诉我。 完成检查清单后、我可以一边进行最终的原理图审阅。

    此致、
    Ethan Galloway

  • 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。

    尊敬的 Ethan:

    感谢您的指导。 我已根据我的设计审查了原理图和布局检查清单、并相应地更新了原理图。  我一直在启动 PCB 布局、直到您给原理图一个最终的绿灯。

    设计更新:

    电感器和频率:移至 4.7µH 并将开关频率降低至 400kHz((R_FSW = 66.67kΩ(应该正确))、以便优先考虑我们封闭外形中的热效率。

    热敏电阻:将 JEITA 网络 (RT1 = 5.23kΩ、RT2 = 30.1kΩ) 配置为标准 103AT NTC。

    两个澄清问题:

    CE(充电使能)引脚:检查清单意味着应该将其驱动或拉高、但由于 CE 为低电平有效、因此我将一个 10kΩ 下拉电阻连接到 GND。

    原因:我希望默认状态为“启用充电“、这样即使 MCU 没有电源来驱动引脚、器件也可以从电池电量耗尽中恢复。

    问题:这是否安全/建议、或者我是否应该添加硬件延迟?

    MCU 连接:当前原理图页面重点介绍了 BQ25756 功率级。 您是否需要查看 PG 页面以回顾我如何处理 I2C 线路 (SDA/SCL) 和状态信号 (STAT/I2C)? 我想确保逻辑电平和上拉电阻符合您的预期。

    此外、由于我对电源硬件不太熟悉、您能否解释一下参考设计中使用多个去耦电容器的原因(我复制了该参考设计)。  

    最后、您的审查是否还会涵盖 USB 控制器以及其余实施情况?

    我随附了 review.e2e.ti.com/.../Rev1_5F00_2.pdf 的更新原理图(修订版 1.2)

    好极了

    MJ

  • 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 Merri、

    [引述 userid=“672827" url="“ url="~“~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1607589/bq25756e-schematic-review-request--–140w-usb-pd-3-1-charger-for-6s-li-ion/6194943

    原因:我希望默认状态为“启用充电“、这样即使 MCU 没有电源来驱动引脚、器件也可以从电池电量耗尽中恢复。

    问题:这是否安全/建议、或者我是否应该添加硬件延迟?

    [/报价]

    是的、这是安全的。

    MCU Connections:当前原理图页面重点介绍了 BQ25756 功率级。 您是否需要查看 PG 页面以回顾我如何处理 I2C 线路 (SDA/SCL) 和状态信号 (STAT/I2C)? 我想确保逻辑电平和上拉电阻符合您的预期。

    这些连接看起来很好。

    此外、由于我对电源硬件不太熟悉、您能否解释参考设计中多个去耦电容器的原因(我复制了该设计)。  [/报价]

    使用多个不同的去耦电容器有多种原因;

    • 多个电容器可以并联具有较低的 ESR
    • 如果一个电容器发生故障、多个电容器的弹性会更高。
    • 与一个大电容器相比、多个电容器更短、并且更容易安装在电路板上

    您可能已经看到这一点、 但我们有一个电容器应用手册

    最后、您的审查是否还会涵盖 USB 控制器以及其余实施内容?

    我已邀请 USB 控制器团队查看这一部分。

    您的原理图看起来很好。 我有 3 个想法:

    • 输入和输出看起来大约为 260uF。 这适用于 BQ25756E、但仅使用 160uF 即可节省成本和布板空间。

    • 确保在靠近 BQ25756 的位置将 VAC 引脚短接在一起。

    • 我还建议添加一个 DNP 0 欧姆电阻器、将 DRV_SUP 短接至 REGN。 该电阻将有助于调试。

    此致、
    Ethan Galloway

    [/quote]
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    您好:

    请查找附件。

    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/196/SchChklist2p2a_5F00_01_5F00_21_5F00_2026.xlsx

    (1) TPS26750 不支持液体检测

    (2) 您可能需要将 TPD4S480 连接到 TPS26750 的 LDO_3V3、以支持电池无电运行。  这将取决于 MCU_3V3 的可用性以及您希望在电池电量耗尽时传递到系统的内容。   

    此致、
    Chris

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    谢谢 Ethan。

    点击该链接时、电容器应用手册未显示为现有应用手册。 我将添加一个 0 Ω 电阻、将 DRV_SUP 短接至 REGN。 您是否在任何地方可以在不影响功能的情况下节省成本? 这一点很重要、或者从整体上移除器件也会很有用。

  • 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。

    理想情况下、在插入时我希望 MCU 能够上电、那么我们如何支持这一点、您提到的是 (2) 吗?

    此外、我读取了 引脚的该引脚。TPS25751 替代 TPS26750 的压降完全相同、因此我是否应该改用该引脚? 感谢到目前为止的所有反馈和指导。

  • 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:

    理想情况下、插入电源时、我希望 MCU 能够通电、那么我们如何支持这一点、您提到的是 (2) 吗?

    我建议将 TPD 器件连接到 LDO_3V3、以确保 PD 可以协商到所需的灌电压、以便在电池电量耗尽时为系统充电/供电。  

    此外、我读到该 引脚的引脚 TPS25751 替代 TPS26750 是完全相同的插值、因此我是否应该改用它? 感谢迄今为止的所有反馈和指导。

    TPS25751 采用相同的封装、但 TPS25751 用于 SPR (20V)、而 TPS26750 用于 EPR (48V)。  如果您由于不需要 EPR 而使用 TPS25751、则也不需要 TPS4S480。  您可以查看 TPS25751EVM 示例、其中将 TPD4S480 替换为 TPD4S201。

    https://www.ti.com/lit/pdf/SLVUCP9

    此致、
    Chris

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    您好 Merri、

    请尝试此链接获取有关输入和输出电容器的常见问题解答:  【常见问题解答】BQ2575X:输入和输出电容器 

    我找不到任何其他简单的方法来降低原理图成本

    我们还提供了使用 BQ25756 和 TPS25751 进行 USB 充电的参考设计、这些参考设计可提供以下帮助:

    https://www.ti.com/tool/PMP41062

    https://www.ti.com/tool/PMP41115

    如果您有任何其他问题、请告诉我。

    此致、
    Ethan Galloway