[参考译文] BQ25504：为什么我的能量收集装置不工作？ 我出了什么问题？

您好！

除非您计划在没有电池的情况下运行、否则原理图看起来正常。  如果没有电池、强烈建议在 BAT 上使用一个大电容器(>=47uF)。   

此充电器不支持电池热插拔。  当没有输入电源并且 VSTOR 和 VBAT 电容器< 100mV 时、必须连接电池。   

根据您看到的情况，您的光源似乎在有足够的功率使 IC 退出冷启动(VSTOR>1.9V)的边缘。  是否有负载 VSTOR？  您能否提供与下方类似的示波器照片、我可以提供更多见解吗？

此外、对于调节点问题、请查看数据表第11节、了解有关0.1-0.01uF 电容放置和焊剂寄生电阻的 PCB 布局。

此致、

Jeff

尊敬的 Jeff：

感谢您的回复！ 我的电池本身应该足以为我的电路供电(用于测试目的)。 我确实有一个连接到芯片的负载、该负载始终处于开启状态。 负载是 ESP32 WiFi 微控制器、可立即开启。 这是否会要求过多？

尝试一下、我连接了一个电池、什么也没发生。 我使用 USB 为电路供电(我有一个 FET、在连接 USB 时会超过电池的电压)、然后移除 USB、电池就能够为电路本身供电、太棒了！ 对于冷启动、负载似乎确实很重？ 电池本身能够轻松为负载供电、至少对于测试、我使用的是3.7V 1100mAh、这已经足够了。 我尝试连接太阳能电池板而不连接太阳能电池板、结果相同(如预期的那样)。

现在、我在数据表中看到、建议在负载和 VSTOR 之间添加一个 P-FET、并将 VBAT_OK 作为信号连接到栅极。 我想知道该解决方案是否可以解决我的问题、或者仍会提出太多问题来克服冷启动问题。 由于我不了解电池本身如何没有足够的功率来克服冷启动问题(假设这是问题)、因此它应该能够在电力输送方面单独克服冷启动问题。 我还想知道  、如果电池在 VBAT_UV 和 VBAT_OV 之间为负载供电、VBAT_OK 是否会保持开启状态。 如果它仅在 VBAT_OK 和 VBAT_OV 之间工作、则该解决方案对我不起作用。  

不过、我要担心的另一件事是、我在 VSTOR 上测量的电压大约为~4.0V、它似乎只是与确切的电池电压匹配、而我在那里预计为4.2V。 这里有什么问题吗？

我目前没有合适的工具(示波器和可调电源)来正确测试这一点。 我希望在接下来的~2周内尝试使用合适的工具、但我已经想与您分享这一发现。  

至于布局、我完全遵循了该数据表布局。

感谢您的任何帮助！

再次感谢 Jeff。 我将进行这些更改、如果它能正常工作或不能正常工作、我将稍后再报告！

您好、Jeff 再次。 我用适当的设备做了更多的测试、似乎出了问题。

设置如下：I power VBAT with a variable power supply (I power VBAT with a variable power supply (I power VBAT with a variable power supply but also tested with a LiPo 3.7V @ 1100mAh)、VIN_DC 也由 variable power supply 供电。 该电路能够打开并运行在 VBAT 电源上、或者在我能够首先使用 USB 为电路供电以退出冷启动后、以4.0V 充电的实际锂聚合物电池。

现在有趣 的是、VSTOR 似乎在连接或未连接太阳能电池的情况下输出确切的电压为 VBAT。 我一直在使用3.3V (我的 UV)和4.2V (我的 OV)以及 VSTOR = VBAT 之间的可变电源。 低于 UV 时、器件会按应有的方式关闭、但高于 OV 时、器件会从4.25V 焊回~3.9V、但保持开启状态。

当我仿真一个能够持续输出2V @ 25mA 的太阳能电池时(这不适用于实际的太阳能电池)、VSTOR 上的输出变为4.1V。 然后、当我断开仿真太阳能电池时、VSTOR 再次= VBAT。 因此、在这里、芯片看起来确实进行了一些提升。  

我使用示波器 VSTOR (始终为黄色)、LBST (绿色1和2)和 VIN_DC (绿色3)进行了测量。 图形与其数据表中的图形不匹配、但我不确定这里会出现什么错误。 VBAT 在这里是4.0V、VSTOR 也是如此。  

 (LBST 绿色)

(LBST 绿色、与上述相同、但已放大)

(VIN_DC 绿色、一个实际的太阳能电池)

您好！  

当 V (VBAT)>VBAT_UV 时、VSTOR 应通过内部 PFET 连接到 VBAT。  PFET 具有高 Rdson (接近1 Ω)、因此如果 VSTOR 上的负载从 VBAT 拉取电流、将会出现压降。  当 PFET 闭合时(即 V (VBAT)<VBAT_UV, its body diode allows current flow from VSTOR to VBAT but the VBAT voltage will be Vdiode=0.6V below VSTOR.   

您的 LBST 看起来不正确。  它应该更多的是方波。  此外、如果输入源为高阻抗、则在升压转换器切换时 VIN_DC 应降至 MPP。   

此致、

Jeff

您好、Jeff、感谢您的回答。 您是否有任何建议、我应该在电路中更改哪些内容、或者我应该测量/尝试哪些内容？ 我现在不是很了解。  

关于压降、我假设这将是相对较小的压降？ 我希望 VSTOR 至少接近设置的4.2V，当 VBAT 也是3.5V 时不是3.5V ，否则该芯 片不适合用于为锂聚合物电池充电的应用，因此在我的情况下可能会出现问题。

您好、Theaga-男士、

由于 VSTOR 通过 PFET 开关(不提供任何稳压)连接到 VBAT、因此如果 VBAT 上的大电容器或电池电压为3.5V、则 VSTOR 将电压为3.5V。  当升压转换器将电流转储到 VSTOR 时、通过 PFET 连接到 VBAT、VBAT 和 VSTOR 将上升到稳压电压。  如果 VSTOR 上有负载拉高电流、则该负载优先、电池将不会充电并可能放电。  

此致、

Jeff

尊敬的 Jeff：

再次感谢。 我终于能够在连接到反相 VBAT_OK 信号的负载之间添加一个 PFET 开关。 遗憾的是、即使在手动断开负载的情况下、VSTOR 电压仍与电池(3.7V @ 1100mAh)保持完全相同的电压、而不是所需的4.2V 电压。 那么、这里已经有问题了、我不能弄清楚什么。  

对于该 VSTOR = VBAT 电压、我是否连接太阳能电池板(2.0V @ 12mA)似乎无关紧要。

接下来、当负载导通时、一切看起来都很好(除了 VSTOR=VBAT 电压)、当 WiFi 打开时、VBAT_OK 变为低电平、似乎会拉太多电流、BQ25504是否存在任何粗略的估计最大电流？ 我的负载在3.3V 时约为200-250mA。 我在数据表中找不到关于它的任何信息。 我的电池至少足以为负载供电。  

您好、Theaga-男士、

充电器为非连续模式 PFM 升压转换器。  因此、与所有升压转换器一样、尤其是 DCM 中的升压转换器、没有简单的公式可以计算精确的输出功率、因此我们可以使用效率估算和功率平衡。  50%占空比时可能的最大平均输入电流为 IPK=230mA、典型值除以2、即115mA。  使用效率功率平衡 eff=Po/引脚、您可以从数据表曲线中获取效率估算值。  采用2V 太阳能电池板且电流为115mA、引脚= 230mW。  输出负载超过650mW。  因此、充电器无法持续提供该电源。  但是、如果您只定期打开负载并在这两者之间为电池充电、BQ25504可能适合您。  以下链接提供了一个计算器、可帮助确定给定周期性负载所需的电池尺寸。

https://www.ti.com/lit/zip/sluc462

此致、

Jeff

尊敬的 Jeff：

感谢您的使用、我将查看它！ 我不希望太阳能输入提供足够的电流、但我的电池本身足够强大。 我看到太阳能电池板的输入功率最大、约为115mA、但我实际上是指 VSTOR 输出电流、也能够使用电池电源。 我的系统在待机模式下持续一整天、但15秒除外。 在这15秒内、我希望电池为系统提供大部分(几乎所有)的电源、然后使用太阳能电池板对电池进行一天中的缓慢充电。  

您是否还有关于 VSTOR = VBAT 电压的任何线索、我希望 VSTOR 始终为4.2V (也是充电电压)、这是在负载断开的情况下进行的、因此不是负载会拉太多电流。  

您好、Theaga-男士、

如果负载断开、则 VSTOR 和 VBAT 最终应处于 VBAT_OV 电阻器值设置。  如果没有、则将0.01-0.1uF VSTOR 旁路电容器放置在足够靠近 IC VSTOR 和 GND 引脚的位置、并且开关噪声正在改变调节值。  或者、焊料通量在您的电阻器上形成了寄生电阻器、并更改了它们的有效值、如数据表的布局部分所述。  如果您移除 VBAT_OK 电阻器、请清洁电路板、然后将其替换在其边缘以减少寄生电阻器的表面、VSTOR 是否达到4.2V？  

此致、

Jeff

您好、Jeff、再次感谢。

旁路电容器直接放置在 IC 旁边、我为您提供了 PCB 布局、以便您进行检查。 也许您发现了一些非常错误的事情、或者可能是我可以改进的事情(但不会导致问题)。 欢迎提供任何反馈  

3D 视图

PCB 布局(电气原理图位于此主题的第一个帖子中)

由于组件尺寸较小、如果没有(很大)损坏 PCB 的机会、我无法轻松测试您的最后一个建议、因为我这里没有合适的 SMD 工具、因此电路板在工厂中组装。  

我已经清洁了电路板并移除了所有电阻器周围的焊剂、它不会改变行为。 在负载断开的情况下、我仍然直接在 VSTOR 上测量电池电压。  

您好、Theaga-男士、

您的布局看起来正常。  我怀疑它是电阻器下方的焊剂。  我们的 EVM 也存在同样的问题、因此必须转移到另一家供应商、该供应商会更彻底地清洁电路板。

此致、

Jeff

尊敬的 Jeff：  

再次感谢您的回复！ 当我通过思考整个过程时、我怀疑我是否完全理解正在发生的事情、因此我认为我可能会分享。

为锂聚合物电池充电时、您无法测量实际施加的~4.2V 电压、而是测量应该缓慢增加的实际电池电压。 为了测试这一点、我在 VIN_DC 上施加了2.5V 输入源并在未连接电池的情况下测量了 VBAT、它的输出为4.08V！

连接真实的锂聚合物后、就无法实际测量该4.08V 电压、是否存在？ 由于此电压将用于为电池充电、因此会"崩溃"至电池电压、因此您应该看到电池电压缓慢增加。

另一方面、我怀疑、即使这样、我的电路板也能正常工作。 由于如果我从2.0V 连接一个微型太阳能电池板(这次不是电源)、并且在没有连接电池的情况下持续点亮一个灯、VBAT 将不会超过1.0V (与之前的4.08V 相矛盾)。 请注意、所有这些测试都是在负载断开连接的情况下进行的。

我希望我所说的话对您有所帮助、尽管过压关断似乎不起作用、但这可能会回到电阻器问题下的磁通。 我现在用了酒精和小刷来清洁电路板、我已经做了几轮、用一个宏观透镜制作了图像、以查看它是否干净、现在看起来是否干净。 还有其他我可以尝试清洁的提示吗？

您好、Jeff、感谢您的回复。  

我目前无法使用示波器运行测试、希望稍后再运行。 但是、我一直在使用120mAh 3.7V 电池进行其他测试。 在连接了2V@35mA 的太阳能电池的情况下 、它能够为电池充电！ 它仅在阳光充足或直接向电池发出明亮光时才会执行此操作。 当我断开电池并仅测量 VSTOR 时、它在全日照或明亮光线下变为~4.1V (~VBAT_OV)、即使当电池电压大于0.3V (冷启动后)时也应如此、对吧？ 在多云的天气下、太阳能电池的电压约为1.0V-1.8V、这对于收割机来说足够了。

我用酒精对 PCB 进行了另一次良好的清洁、我已附加了一些组件的图像(6幅图像)、因此您可以自行检查这是否确实导致了问题、或者它是否看起来良好/可接受。

很高兴它看起来确实收费，一个正确的方向：)。  

您好、Theaga-男士、

很高兴听到这个消息。  转换器在 VSTOR>1.9V 之前不会退出冷启动。  冷启动电路需要至少600mV 而非300mV 才能获得 VSTOR>1.9V。  升压转换器由 VSTOR>1.9V 供电。

此致、

Jeff

谢谢、我误解了这个部分。

即使太阳能电池1V > 600mV、它也只能为 VSTOR 充电至1.2V。 一旦处于全日照条件下、VSTOR 确实达到1.9V 以上并跳至~4.1V、但是、当太阳能电池返回~1.2V (在全日照条件下)时、VSTOR 也会立即崩溃、它应将 VSTOR 保持在 VBAT_OV、然后右转(无负载、未连接电池、退出冷启动)？

当 VSTOR >1.9V 时、充电器本身在室温下从 VSTOR 消耗~300nA (温度较高时消耗更多)。  因此、如果 VSTOR 上没有电池且只有一个小电容、电容会快速放电。

此致、

Jeff

谢谢您、我如何验证我的电池是否仍在充电？ 将电池连接到 VSTOR 后、我只能测量电池的电压。  

您必须监控电压、并看到电压没有下降。  如果您询问如何知道充电器是否正在收集、则可以监控 LBOOST 电压以获得平方开关脉冲。

Jeff

谢谢、我会这样做！ 很快、我应该能够再次使用示波器。

1、为了确保安全、几分钟前我 PCB 上的图片是否发出了任何警报？ 还是看起来不错/不错？

VSTOR 无法充电至1.9V 的原因可能是 VIN_DC >600mV。

关于1、电路板看起来不错。

关于2、如果电池连接在 VBAT (或 VSTOR)上、则冷启动电路必须为 VSTOR 电容器充电、然后、如果 VSTOR 未短接至 VBAT、则通过内部 PFET 的体二极管为 VBAT 处的电池充电。  冷启动电路效率很低、如果 VSTOR 上有任何电阻负载、它将获取所有输入功率。   在 VBAT 达到 VBAT_UV 设置之前、内部 PFET 不会闭合、因此在 VBAT>VBAT_UV 之前、充电器无法从电池中获得帮助。   

此致、
Jeff