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[参考译文] BQ25505:具有电流限制功能的毫微功耗收集 PMIC

Guru**** 1129500 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS62736, BQ25505, BQ25504, BQ25150, BQ25100, BQ24210
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/1108050/bq25505-nano-power-harvesting-pmic-with-current-limit-function

器件型号:BQ25505
主题中讨论的其他器件:TPS62736BQ25504BQ25150BQ25100BQ24210

您好!

我正在设计一个电路、用于从(3 VMP、50mA IMP)太阳能电池收集毫微瓦和微瓦功率、并为最大4.1V 的电池充电。  

当光线充足时、流入电池的电流不应超过40mA、因此 PMIC 也应具有电流限制功能。 这对于电池电量耗尽至低电压的情况非常重要。 例如、太阳能电池生成的电压为3Vx50mA = 150mW、如果电池电压为2V、则假设 PMIC 效率为100%、则充电电流可高达75mA。  

您是否有任何芯片推荐具有高效的纳米和微功耗收集、同时如果可用功率过大、还可以限制电池的充电电流?  

谢谢  

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    您好 Kaveh、

    遗憾的是、我们的收集充电器没有电流限制。  您可能会考虑使用 BQ25505的双芯片解决方案、该解决方案仅用作升压转换器以提供至少4.2V 的电压、然后使用 TPS62736等设置为100mA 并具有50mA 输出电流限制的降压转换器。   我意识到50mA 输出电流限制略高于您所需的40mA、但 TI 没有具有较低电流限制的降压转换器。  

    此致、
    Jeff

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    感谢 Jeff。 如何使用 BQ25505为我的电池充电并在  BQ25505和我的电池之间放置一个限流二极管、例如 CL40M45?

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    您好 Kaveh、

    我不熟悉这些。  如果您调整 VBAT_OV 电压以适应二极管压降并使其与二极管上的功率损耗保持不变、则理论上它应该起作用。

    此致、

    Jeff

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    感谢 Jeff。 除了电流限制功能外、电池制造商建议使用恒定电流恒定电压机制为电池充电。 考虑到这一点、我能否在太阳能电池和电池之间直接使用此芯片为电池充电?  

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    Kaveh、

    BQ25505仅提供恒压充电。  充电电流以脉冲形式提供、因此应确保安全、不会使电池老化、但从技术上讲不是恒定电流充电。

    此致、
    Jeff

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    感谢 Jeff。 在数据表图14中、有为电池充电的 VSTOR、VBAT 和电感器拾取脉冲电流的曲线。  

    考虑到脉冲电流曲线、我可以看到当电池完全耗尽时、脉冲电流选择接近0、并且随着电池电压升高和电池充电、这些脉冲电流的振幅会上升。 这些脉冲的占空比和频率是否也会随电池电压升高而变化? 这是如何变化的? 频率和占空比也会增加、还是会降低?  

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    您好 Kaveh、

    由于磁滞/PFM 不连续模式拓扑、因此没有用于开关频率或占空比的闭环公式。 这两个参数都将随输出功率或输入功率的变化而变化。  如果连接了低阻抗源、则最大开关频率为1MHz。  最长低侧 FET 导通时间在某种程度上是可以预测的、因为 FET 导通直至电感器电流达到最大电流= 300mA 最大值、因此使用 v = L *di/dt、dt = L*300mA/(VSTOR-VINDCavg)。  但是、在输入电容器重新充电到超过 MPP 阈值之前、开关无法再次打开。  如果 VBAT=VBAT_OV、它将不会再次打开。  

    此致、

    Jeff

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    感谢 Jeff。 我想理解的是、当电压从0上升到4.1V 时、流入电池的直流充电电流。  

    根据上图14中的电流曲线、最初拾取脉冲电流最小、在磁滞充电器运行期间、VDC_IN 被钳位至600mV。 因此充电电流有点受限。  

    从曲线中可以得出、在升压转换器转换为第二模式(PFM?)后的运行期间、 选择的脉冲电流会上升。  

    我的输入功率恒定为135mW。VBAT 最大值为4.1V。  

    理论上、当电池完全耗尽时、它应该以无限直流电流充电、以保持引脚=135W x 90%=Pout=0v x I (DC)。 但情况并非如此。  

    理论上、当电池充满电时、引脚= 135W x 90%= PoUT = 4.1V x 30mA

    从曲线中可以发现、当 VBAT = 4.1V 时、脉冲电流选择在充电周期结束时为最大值、当电池完全耗尽时、脉冲电流选择为最小值。  

    那么、我可以得出充电电流永远不会超过30mA 的结论吗?

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    您好 Kaveh、

    任何 DCM、峰值电感器电流控制型升压转换器在50%占空比下运行且具有低输出源(即非太阳能电池板)时的绝对最大充电电流为0.5*IPEAK = 0.5*300mA = 150mA。  从太阳能电池板等高输出源中、充电器将平均输入电压限制为 MPP%*VOC。  如果您假设面板,ISC 是最大输出电流(过估计),则最大输入功率为 MPP%*VOC*ISC。  然后、使用数据表效率曲线、您可以将最大输出功率估计为 eff = VBAT*IBATavg/(MPP%*VOC*ISC)。

    此致、

    Jeff

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    感谢 Jeff。  

    TI-Tina 中是否有仿真模型和示例可用于仿真 BQ25505、我可以使用这些模型和示例。

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    您好 Kaveh、

    遗憾的是、父器件的 TINA-SPICE 模型 BQ25504不再受支持、并已从库中删除。  它只提供非常基本的操作、因此很可能没有太大帮助。  另一位客户告诉我、他们在网上找到了它、但我不知道在哪里。

    此致、

    Jeff   

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    我发现 BQ25150可在 BQ25505之后使用。 它可进行电压调节并具有电池充电电流限制功能。  

    您对此有何看法?  

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    您好 Kaveh、

    似乎合理。  请记住、需要设置 BQ505VSTOR 的 VINDPM 以防止 BQ25505 VSTOR = VBAT 输出崩溃。

    此致、
    Jeff

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    感谢 Jeff。  BQ25150 I2C 编程需要进行一次、对吧? 一旦对 ICHG、ITERM 等值进行编程、它就有一个 EEPROM 存储器来保留这些值。  

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    您好 Kaveh、

    不可以。 当看门狗计时器到期或器件具有输入电源和电池已移除时、我们的所有 I2C 充电器都会重置 I2C 寄存器。

    此致、
    Jeff

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    这不是很好。

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    Kaveh、

    我们拥有 BQ25100系列等具有电阻器集 ICHG/ITERM 的独立充电器。  我建议使用具有可设置电阻器的 VINDPM、如 BQ24210。

    此致、
    Jeff  

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    BQ24210的静态电流对于我的应用而言似乎过高。  

     bq25100L 是否已有库存?  

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    Kaveh、

    BQ25100L 是一款产品预发布版、尚未发布。

    此致、
    Jeff

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    尊敬的 Jeff:  

    如果您还记得、我担心电池完全耗尽时 BQ25505电池充电电流。 我们的电池充电电流不应超过40mA。  

    我们在 BAT_SEC 节点上完成了缓慢的 I-V 扫描。 我的 VBAT_OK 为3V、VBAT_OV=4.1V。 Pin = 120mW 常数。   

    电池电流-电压曲线对我来说看起来正常、我假设电流电平变化大约为1.5V、这与 BQ25505  从冷启动状态退出并打开主升压转换器相关。  

    但我确实了解了3V 至4V 电池电压之间的电流振荡或纹波。 这是由 BQ25505控制环路响应造成的吗?

      

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    您好 Kaveh、

    该充电器纯粹是迟滞的、因此不会出现反馈环路不稳定的情况。  可能会发生的情况是输入电压降至 MPP 点以下、充电器短暂停止开关(输出充电电流)、然后在输入电容器充电至高于 MPP 阈值时再次启动。  这会导致脉冲充电。  如果您有示波器、如果您有电流探头、我建议查看 VIN_DC、LBOOST、VBAT 电压和 IBAT (未在下面显示)。  

       

    此致、

    Jeff

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    感谢 Jeff。 连接到 C_Stor CAP 负载高于3V 时,Vmpp 是否会下降? 因为低于3V 时没有纹波。  

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    随着输出电压的增加、所需的输出功率也会增加。  如果输入源的输出阻抗过高、则输入电容器会耗尽。

    此致、

    Jeff

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    感谢 Jeff。 在采用 BQ25505的设计中、我设置了 VBAT_OK = 3V 和 VBAT_OK_Hyst = 3.1V。  

    在初始上电时、建议先连接太阳能电池还是电池、为什么?  

    考虑到上述答案、   BQ25505在上电时考虑使用哪种电阻器 VBAT_OK 或 VBAT_OK_Hyst 来连接/断开负载与电池的连接?

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    Kaveh、

    除了 MUX 驱动器、VBAT_OK 输出只是一个信号(即它不控制任何其他芯片功能)。  100mV 有点低、电池在3.0V 至3.1V 之间升压或降压时、您可能会看到一些抖动。

    上电时、VBAT 和 VSTOR 之间的内部 PFET 始终允许电流从 VSTOR 流至 VBAT 并通过体二极管。  但是、在连接输入电源时、充电器不是针对电池连接而设计的、因此 PFET 不会打开。  因此、您必须仅在 VSTOR 和 VBAT <100mV (即未连接电源)之后连接电池。   

    此致、

    Jeff

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    那么、我们应该先连接电池、然后再连接太阳能电池、对吧?  

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    您好 Kaveh、

    是的。

    此致、

    Jeff