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[参考译文] BQ25792:由于输入电压变化、充电停止(自主充电周期)。

Guru**** 2539500 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ25790, BQ25792, BQ25798

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/1052648/bq25792-charging-stops-as-a-result-of-input-voltage-change-autonomous-charging-cycle

器件型号:BQ25792
主题中讨论的其他器件: BQ25790BQ25798

您好 Jeff、

我正在测试新设计板、观察到奇怪的 IC 行为–输入电压变化会导致充电电流下降、而不是在降压、升压和降压/升压模式之间无缝转换。

以下是设计和测试设置的详细信息:
充电器应自主为4节锂离子电池充电。
输入电压范围–10V 至20V 直流。 (*)- SYS 输出为空载。

随附原理图:

e2e.ti.com/.../bq25792_5F00_charger_2D00_sch.pdf


以下设置用于评估板–
VBUS 电源设置为11.4V (初始值)、电流限制–3A、
电池仿真–在 CV 模式下、14.0V、设置为13.5V/1.5A 的直流电源与电子负载并联。
施加的 VBUS 电压(11.4V)和1A 输出电流开始流经负载(如预期)。
为了测试 升压到降压转换、VBUS 电压被改变(缓慢)。
达到11.6V 时、输出充电电流降至零(开关终止)、并出现重试周期(每隔14.6ms)。

在开关终端和充电电流下降期间(以及之前)、我测试并测量了每个节点。 VBUS、PMID、VSYS、VBAT、TS、 PROG、ILIM 电压。 自举电压也很稳定(可能有点低–4-4.5V)。
转换器停止前的开关频率(对于升压模式)约为750kHz。

开关端接期间的行为是这样的–
IC 的 Q4保持在所需时间以上,Q3保持关断,然后 Q4关闭,电感器电流过0。 然后、下一个周期 Q3打开、所有 MOSFET 立即关闭(?)。 在额外周期后、开关停止。 对于所有因 VBUS 变化而停止充电的情况、这种行为都是相同的(VBUS 范围进一步说明)。

和开关终端特写:

在以下输入电压转换和范围内观察到相同的行为:
当 VBUS 变为(缓慢)低于10.0V 降至4.0V 时、充电停止。
当 VBUS 升至10.2V 以上至11.6V、高于17.0V、升至20.0V (未在高于20.0V 的条件下测试)时、按预期充电(1A)。
降至14.8V 以下、降至11.5V–不会进行充电。

相同、对开关周期进行缩放:

我无法理解导致这种行为的原因。
感谢您的帮助!

谢谢、
Oleg。

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    您好 Oleg、

    您有几件事情在进行。  您能否用 REG0x1B-0x27中的状态和标志位进行回复?  

    充电器的输入电流限制(IINDPM)设置是什么?  此外、除非您将其关闭、否则充电器会在初始功率时自动将 VINDPM 阈值设置为低于感应电压几百毫伏。  如果您在不降低 VINDPM 阈值的情况下降低输入电压、充电器会将转换器的最大占空比降至零、因为它会认为输入源已崩溃。   

    我将在实验室中尝试您的设置、其中 PS 与 CV e-load 并联。  它应该起作用、但如果设置不是正确、则会变得很棘手。

    此致、

    Jeff

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    您好 Oleg、

    我重复了您的测试、我没有看到随附的示波器图中显示的问题。  我在750kHz 时将 PROG 引脚设置为4S、EN_ILIM 位=0、禁用看门狗计时器、将 IINDPM 设置为1.5A。  我没有更改充电器中的另一个 I2C 寄存器位。  VBUS 在11.4V 至16V 范围内扫描、BAT 被连接至 eLoad、此 eLoad 被设定为14V 并联、而 PS 被设定为13.5V 和1.5A。  请注意、我在 PS 和 BAT 引脚之间添加了一个二极管、以防止 PS 吸收任何电流。

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    尊敬的 Jeff:

    感谢您的快速响应!

    我没有提到我已开始对“清洁”新 IC (开箱即用)进行测试。 因此、我假设所有寄存器都处于默认设置(出厂设置)。 您认为这种情况是否会导致这种行为?
    我将尝试重新配置 IC 设置并再次进行测试。

    谢谢!

    此致、

    Oleg

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    您好 Oleg、

    IC 的寄存器在断电时复位为默认值。  除非先通过 I2C 降低 VINDPM 阈值、否则 VBUS 处于高电平然后降至 VINDPM 阈值以下的测试无效。  我无法解释其中的一些图。  我建议您使用真实电池进行测试、以得出结论、这不是您的测试设置。  如果没有从 PS 到 BAT 的二极管(与 eLoad 并联)、我会得到奇怪的结果、因为我的 PS 尝试灌入电流。  

    此致、

    Jeff  

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    尊敬的 Jeff:

    据我了解、加电时的 VINDPM 设置比测得的输入电压低1.4V。 在我的案例中、我看到当输入电压降至低于该1.4V 阈值时(当我在11.4V 启动时为10.0V)、开关停止。 为什么开关在上升电压停止我无法理解。

    在我的设计中、当主机(=I2C)不可用时、电池应该自主充电。 这是否意味着、由于 VINDPM、当输入电压超出 VINDPM 范围时、不可能充电?

    此致、

    Oleg

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    您好 Oleg、

    我不明白为什么在电压上升时充电停止。  较高的输入电压应会导致较高的充电电流。  您的回放能否吸收更高的电流?

    关于使用默认设置的自主充电、只要 VBUS 上的输入源不复位或在初始上电时强制电压低于 VINDPM 设置的电压(不会先降至 UVLO 以下、充电器就会向 SYS 提供输出和充电电流。  如果输入源由于源极到 VBUS 的电阻或其他"自然"原因而下降、VINDPM 环路激活、将输入电压调节至阈值并将 SYS 负载电流优先于充电电流。

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    关于 自主充电-我需要充电器能够在输入电压介于10V 至18V 之间的范围内为4节电池充电、而无需任何主机干预。 起始电压未知(在该范围内)、可在整个充电周期内在该范围内更改。 据我了解、DPM 模式会干扰此要求? 我可以禁用 DPM 模式吗? SYS 输出未使用并且未连接(除了电容器)到任何负载。  

    关于由于输入电压上升而导致的充电终止-我测试了 bq25790 (不是 bq25792!) 评估板、未观察到这种行为。 接近 Vstart-1.4V 的下降输入电压将充电电流降至1A 以下、并最终终止充电、但上升输入电压不会终止充电。 输入电压接近电池充电电压(这可以理解)时、降压-升压运行区域中的输入电流纹波上升。

    bq25790和 bq25792之间的差异可能会因电压上升而导致充电终止、这两者之间有何差异? 也许还有其他原因吗?

    非常感谢!

    此致、

    Oleg

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    您好 Oleg、

    790和792是相同的裸片、但封装不同。  790的默认 VBUS_OVP =7V、而792的 VBUS_OVP=22V。  除非 I2C 首次更改 VBUS_OVP 阈值、790在10-18V 下的工作原理是什么?  否则、790和792之间的充电操作没有差异。

    如果是指 VINDPM、则是的、默认 VINDPM 为 Vstart-1.4V、并且在 VBUS 降至 VBUS_UVLO 以下或通过 I2C 主机写入复位之前不会改变。    

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    感谢您的上次回复。

    今天、我进行了另一种测试、并面临另一种无法解释的行为。 电池(e-load)已从设置中完全移除、并加载了 SYS 输出。 输出达到12V 后、电压上升至~17.5V、 每1.3秒下降一次。 输入电压稳定、输入电流限制远高于所需电平。

    以下示波器屏幕截图显示了10V (VBUS)和40Ω Ω 负载下的运行情况。

    每次 SYS 电压升高(高达 OVP?)之前、我都看到  输入电流的上升是无法解释的(输入电压和负载是稳定的)。  

    此行为每1.34秒发生一次:

    输入电压(下一屏幕截图中的 CH1)在 VSYS 更改之前和期间均保持稳定:

    在此输入电流"跳转"期间、我在蓄电池充电设置中观察到的相同开关"缺火":

    当我将负载增加到~10Ω Ω 时、SYS 输出会定期关闭。 开关频率不恒定(PFM?)。

    Jeff、您能解释一下这种行为吗? 我可以执行什么测试来调试问题?

    谢谢、

    Oleg。

     

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    您好 Oleg、

    由于 TS 引脚安装了10k 电阻器、因此未连接电池并启用充电后、较小的 BAT 引脚电容过冲会导致 BATOVP 事件、然后导致 SYSOVP 事件。  这些 OVP 事件会关闭转换器、直到 OVP 事件被清除。 如果您通过 CE 引脚或位禁用充电或移除10kohm 假热敏电阻、则充电器应按预期工作。

    如果您需要在未连接电池且已启用充电的情况下运行、我建议更改为 BQ25798、它不会出现此 OVP 问题。

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    在这个测试期间、充电被 CE 引脚禁用。 我需要使用电池进行操作。 执行此测试是为了了解转换器在仅提供 SYS 输出时是否按预期运行、而不是...

    无论如何、我无法在当前阶段更改设计、尤其是在我了解设计错误之前。 因此、即使在简单的 SYS 输出负载期间、我也希望您能够帮助您找到导致开关终端的原因。

    对于 DPM 模式和低于 VINDPM 电压的充电终止-在数据表中未明确解释在 VINDPM 调节模式期间发生的情况。 该行为不符合 充电器支持完全自主充电周期而无需主机参与的说法。 输入电压范围比建议的3.6-24V 要小得多。 更适合的 ICO 模式、在 POR 时禁用...

     正在等待您的回复。

    此致、

    Oleg

    尊敬的 Jeff:

    从今天开始更新:

    首先、在我之前的测试中启用了所有充电-我移除了 CE 引脚短路、但错误地仍然保留了从这个引脚到 GND 的另一个短路。 所以、你是关于 OVP 触发的(抱歉!)。 短路完全消除后、SYS 输出在 Vbus 范围10V-20V 内调节至12V (负载高达2A)。

    但充电问题仍然存在...

    今天、我连接了实际的4节电池、并观察到与之前的电子负载相同的行为。 VBUS 电压范围内的1A 充电过程符合预期、充电终止且转换器进入间断模式的范围也是如此。

    初始5V 被施加到 VBUS 输入上、并且电压缓慢上升至20V (VSYS 空载)。 充电电流1A 仅在9.4V 时提供给电池组。 然后、充电器在恒定电压下在充电和断续模式之间跳跃、如下图所示:

      

    降低 VBUS 电压具有相同的效果、但迟滞为30-50mV。

    在下一步中、IC 替换为另一个(来自我之前收到的 TI 样片)。 以 相同的行为重复相同的测试、但只有一个范围的充电终止:

    断续每16-20ms 发生一次。

    然后 SYS 输出被载入0.6A。 从5V 开始、断续模式停止、充电仅在 VBUS=17.4V 时启动!

    如何解释这一点? 这些电压电平是否合理?

    此致、

    Oleg

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    您好 Oleg、

    VINDPM 控制环路通过钳制转换器占空比来确保输入电压不会下降到低于 VINDPM 阈值、这有效地将充电器的输入电流限制设置为低于 IINDPM 设置。  如果系统负载需要的功率大于 IINDPM 设置或 VINDPM 降低设置的较低值、则 SYS 输出会下降。  如果输入电压低于 VINDPM 阈值、转换器基本上会停止开关。  VINDPM 阈值在加电时自动设定为低于空载 VBUS 测量值0.7V 或1.4V。  IINDPM 是 D+/D-确定的值或 ILIM_HIZ 设置的值越低。

    此致、

    Jeff

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    Jeff、我刚刚在前一封邮件中发布了更新。

    Oleg

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    您好 Oleg、

    充电器的状态和故障标志寄存器报告是什么?  请记住、读取故障标志后清除故障标志。  在 BATP 引脚感测到的电压是多少? 您的输入电压移动速度有多快?  是否有一个万用表串联、可在增大输入电压时更改范围设置?

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    感谢您的回复。

    我运行另一个更改输入电压的测试(手动、因此变化率非常慢)。 在正常充电行为和断续行为期间(有时3-4个连续采样)、我捕获了所有寄存器。 随附包含详细信息的 Excel 文件。

    BATP 电压与 VBAT 相同。 没有万用表或另一个串联的高阻抗器件。  

    此致、

    Oleg

    e2e.ti.com/.../Charging_5F00_211118.xlsx

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    您好 Oleg、

    在16.2V 选项卡中、我注意到以下情况:

    正在报告-VBAT_OVP。  VBAT 上是否存在尖峰?  电池和 VBAT 之间是否有串联的电流表。 如果认为存在 VBAT_OVP、则转换器停止。

    -报告了第一个 IINDPM、这意味着电源电流最大化、但没有充电电流? 是否存在 SYS 负载瞬态? 然后正常状态、然后电源不正常?  

    -我注意到 VACx 线路的测量值远低于 VBUS?  不确定这是怎么可能的。  是否有单独的电源连接到 VAC1和 VAC2?  如果充电器认为电源不好、它将在一个延迟后自动切换到另一个输入。  

    其他选项卡也具有 VBAT_OVP。  其中一个具有 VBUS _OVP、然后是 VINDPM (意味着输入电压崩溃至 VINDPM 阈值)。  您的电源和连接器与电路板之间是否稳定?

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    它看起来真的很奇怪! 两个 VAC 都短接至靠近 IC 的 VBUS。 使用电流探头进行电流测量、以消除任何不必要的串联阻抗。  

    在测试过程中、我没有注意到任何电压尖峰、不是在 VBUS 上、也不是在 VBAT 上。 我在与这些故障事件同步的情况下测试了 IC 引脚上的所有电压、并且未注意到电压发生任何变化。 输入端未达到任何电流限制(我将输入电流 限制设置为3A -请参阅电路图)。 SYS 输出未加载-只有电容器连接到此引脚。 因此、SYS 负载瞬态是不现实的。   

    与实验 PS 和电池组的连接良好。  

    有趣的是、对于 bq25790 EVB 采用相同的设置、不会发生这种行为...

     

    是否要检查充电器布局?

    非常感谢!

    此致、

    Oleg

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    您好 Oleg、

    是的、请向我发送您的布局文件。

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    该板有10层。 随附了相关充电器区域的以下 pdf 文件。

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L1_2D00_ASSY.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L1_2D00_CS.pdf 

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L2.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L3.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L4.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L5.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L6.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L7.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L8.pdf 

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L9.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L10_2D00_ASSY-mirr.pdf

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L10_2D00_ASSY.pdf 

    e2e.ti.com/.../Charger_5F00_layout_5F00_L10_2D00_PS.pdf

    Jeff、关于充电器的寄存器数据。  

    我又测试了一次、没有在 VBUS 和 VBAT 上测量任何电压尖峰。 输入电流也是如此。 它远小于3A。

    VBUS_OVP 和 VBAT_OVP 等故障一起发生并且充电器进入 IINDPM 是怎么可能的(VBUS=25V 时为3A?!)。  

    ADC 读数显示 IBUS=80mA、VBUS 和 VBAT 电压符合预期。  

    为什么交流测量电压彼此不同和 VBUS 不同-它们都在靠近 IC 的位置进行连接。

    此致、

    Oleg

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    您好 Oleg、

    我将在德克萨斯州达拉斯时间明天中午之前对此进行回顾。

    此致、

    Jeff

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    您好 Oleg、

    您 的某些问题可能是由电路板布局导致的。  该 IC 对开关噪声很敏感。 因此、紧密接地回路至关重要、对于 PMID 和 SYS 电容器而言尤其如此。  PMID 和 SYS 电容器、尤其是小型去耦电容器、必须放置在与 IC 相同的层上、并且在没有通孔的情况下进行连接。  我们尝试在我们的第一个 EVM 版本上使用过孔连接这些电容器的接地端、由于开关噪声使各种内部比较器和电流感测放大器跳闸、因此存在最大功率限制(但我们没有看到 VBUS 和 VBAT OVP)。  此外、我注意到 IC 下方的接地覆铜和通孔未连接到 GND 引脚、但应如下所示。  数据表第12.2节中的建议布局(如下所示)简化了 EVM 布局。  由于 SWX 引脚的位置、SWX 引脚必须经过通孔向下进入一个内层、然后回到顶层或底层。  这样、C1 SYS 电容器和 C2 PMID 电容器可放置在靠近 IC 的位置。  从每个 SWX 到电感器的4个过孔只会为电感器增加可忽略的电感器和电阻。  下一个优先级是 REGN 电容、该电容应仅通过一个过孔连接到 GND 或 REGN 引脚、即应与 IC 位于同一层。  之后、从理论上讲、VBUS 和 BAT 可能位于 IC 的另一侧、但我们尚未测试该配置。  由于您看到 VBUS 和 VBAT OVP 问题、我建议这些去耦电容器位于 IC 的同一侧、如下所示。  因此、简而言之、我建议您将电感器放置在一个外层、将 IC 和电容器放置在同一层。

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    感谢您的回复。 我看到我更加关注如何最大限度地减少高频开关电流环路、更不用说 IC 噪声滤波...

    此问题需要通过布局更改来解决。

    我需要克服的另一个问题是、在  自主 模式下、在无需主机干预的情况下、将测量的 VBUS 电压更改为将默认 VINDPM 阈值设置为低于9V。 VBUS 范围可以在9到20V 之间。 它可能从18V 开始、在充电周期期间降至10V。 收费不应终止。

     您是否看到在启动期间"欺骗"充电器的选项、使 VINDPM 阈值低于9-10V? 可能通过 D+/D-输入?  

    是否可以测量充电器何时完成 D+/D-检测(充电开关开始前30ms?)

    非常感谢您的帮助!

    此致、

    Oleg  

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    您好 Oleg、

    在没有主机交互的情况下、默认 VINDPM 检测会自动运行。  您能否软启动和/或使用齐纳二极管将充电器 VBUS 引脚上看到的输入电压初始钳位到9V?  您能否添加一个由比较器驱动的、暂时关闭输入的串联输入 PFET、如下所示?  RC 时间常数的大小需要使 VBUS 电压降至 VBUS_UVLO 以下。

    通过在连接 BAT 但连接电源之前进行主机交互、主机可以降低自动 VINDPM 百分比。

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

     度过了一个美好的感恩节!

    感谢你的帮助!

    将 两个0402电容器直接焊接在 PMID/GD/SYS 引脚上可解决比较器的噪声疯狂问题!

    充电在 Vstart 电压及以上范围内持续进行。

    现在、我尝试解决 VINDPM 问题。 我进行了一些测量 、以了解启动顺序、并了解在 VINDPM 更新后但开关启动之前可用于触发"欺骗 LDO"以完全连接输入电源的方法。

    我对顺序和时间有一些疑问:

    当 ADC 在加电时读取 VBUS 以设置 VINDPM 时、不清楚。 从秒开始 9.3.4 (6)它发生在源检测不良后。 从9.3.4.4开始-恰好在 D+/D-检测之后。 首先是什么?

    在开关开始之前、我能否使用精确延迟(例如从 REGN 上升沿开始)完全连接输入源?

    我能否使用 INT 脉冲来预测开关何时启动?

    可能使用另一个"标记"、如 D+/D-检测? 还有事吗?

    非常感谢! 周末愉快!

    此致、

    Oleg

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    您好 Oleg、

    有关电容器的好消息!  关于不良源、我不知道该器件的特定 INT 脉冲。  在较旧的器件上、顺序如下:

    第1个 INT 脉冲-源良好不良

    更新了第二个 INT 脉冲- D+/D-完成、并将 IINDPM 寄存器设置为 D+/D-或 ILIM_HIZ 引脚电阻器的低位、VBUS 和 PG 状态寄存器

    第3个 INT 脉冲- VBUS 空载测量和 VINDPM 置1

    然后开始切换。  我将在12月8日前度假、因此我已通知我的同事进一步提供帮助。

    此致、

    Jeff

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    尊敬的 Jeff:

    感谢您的帮助!  

    度过美好的假期!

    此致、

    Oleg