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[参考译文] BQ24133:当使用具有 BQ 的直流/直流电源时、从 PSU 切换到电池运行时会出现死区时间

Guru**** 1091410 points
Other Parts Discussed in Thread: CSD17313Q2, BQ24133
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/970406/bq24133-when-using-a-dc-dc-with-bq-there-is-a-dead-time-when-switching-from-psu-to-battery-operation

器件型号:BQ24133
主题中讨论的其他器件:CSD17313Q2

对于我的项目、我希望使用单节锂聚合物3.7V 电池为需要12V 电压的器件供电、而不是使用3节电池。 我尝试这样做:

从我之前的帖子中可以看到、问题是我认为晶体管存在。 当时我没有 CSD17313Q2、因此我使用通用 SOT23 NMOS 作为附加晶体管。 我认为时序会影响 IC、因为该晶体管可能在 BATDRV PMOS 打开时仍处于打开状态。

到目前为止、在切换到 CSD17313Q2并重新制作 PCB 之后、电路按预期工作、直到我尝试从 PSU 切换到电池运行。 当我切换时、直流/直流开始升压之前会有150-200ms 的延迟。 直流/直流 IC 为 MAX17112。 我使用的是150mA 恒定负载。 以下是示波器的一些波形:

在无负载运行和切换到有负载时、这里仅是直流/直流:


您可以看到、向直流/直流转换器施加负载时没有延迟。 我不确定这两个 IC 的运行方式是这样的。

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    我从电路中删除了我的添加内容(通过切断布线并添加跳线)、下面是转换波形:

    我认为问题不在 IC 中。

    我决定通过用肖特基二极管替换晶体管来进行测试。 以下是转换波形:

    问题似乎是晶体管。 我猜问题是何时发生转换。 我认为晶体管仍然开路、电池和直流/直流输出会发生短路、因此直流/直流无法输出电压。

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    阿斯兰

    更简洁地说、BQ24133的行为符合预期、我的理解是否正确?

    此致、

    Ricardo

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    尊敬的 Ricardo:

    是的、我认为 BQ24133能够按预期工作。

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    阿斯兰

    请与 CSD17313Q2 团队创建新主题、以解决您的 MOSFET 问题。

    此致、

    Ricardo

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    Ricardo、

    我仍然不知道真正的问题是什么。 我认为问题在晶体管中、但不确定要做什么。 我认为晶体管在电池供电时仍然开路、并且存在电流环路、导致短路、这就是直流直流无法输出11V 的原因。 这也是我的想法、我想了解一下这个问题。 当 BQ24133按预期工作时、我的问题仍然与它有关、而不是与晶体管有关。 因为我会在任何晶体管上遇到类似的问题。

    阿斯兰

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    阿斯兰

    /BATDRV 是什么样的?  

    此致、

    Ricardo

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    Ricardo、

    以下是波形:

    -负载为150mA 时、通过直流/直流从 PSU 切换到电池:

    -波形上方、但放大了:

    -负载为150mA 时、从具有直流/直流转换至 PSU:

    -负载为150mA 时、从无电源(VINPUT 和电池断开连接)切换到连接电池:

    即使最初没有 VINPUT 供电、使用直流/直流转换为电池供电时仍有死区时间。

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    阿斯兰

    如果您使用不同的信号从外部驱动 FET、您还会看到死区时间吗?

    此致、

    Ricardo

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    Ricardo、

    我没有尝试过、也没有测试设备。 关于最后一个波形、我意识到这是由于直流/直流的软启动。 我觉得问题不是晶体管没有打开,而是相反。 我认为晶体管在转换到电池电源时仍然是开路的。 我确信、在死区时间和关闭 PSU 之间、电流会以另一种方式(蓝线)流动、因为当我断开 Q5并放置 D4时、一切都正常工作。  我不确定短路发生在哪里。 根据我的理解、电流可能流入的唯一节点为:PVCC、ACN、ACP、Vbat

    我认为电流稍后经过 Q4返回到电池、因此我放置了二极管 D3而不是 Q4、但它仍然具有死区时间。

    查看 BQ 的方框图:

    我看到有一个晶体管从 PVCC 连接到 SW 再连接到 PGND。 电流可能会到达那里?

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    阿斯兰

    升压转换器的电感器似乎导致了升压反向问题。 我建议在 PVCC 和 Q4输出之间添加一个 schotkky 二极管、以防止此问题。

    此致、

    Ricardo

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    Ricardo、

    该解决方案与我用二极管替换 Q5的解决方案几乎相同。 我想在高电流路径中消除二极管、这就是为什么我没有使用二极管稳定在解决方案上的原因。 二极管的功率损耗会过高。 是否有办法实现最小的功率损耗?

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    阿斯兰

    当适配器不存在(依靠电池电源运行)时、Q5体二极管会产生传导损耗。 没有什么方法可以避免功率损耗、因为您依靠该潜在的差分器进行隔离以防止升压。

    此致、

    Ricardo

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    Ricardo、

    我不确定正向二极管何时导通、而 Q5本身不会导通。 MOSFET 源极上的电压仅在由适配器供电时高于漏极、因此栅极应为拉电流+6V -开路。 在 Vgs 大约为6V RDS_ON 时为25mΩ Ω、因此导通损耗应最小、幅度应小于肖特基二极管。

    当由电池电源供电时、漏极上的电压约为12V、而源极上的电压为 Vbat (3.7V)。 Q5上的栅极电压应处于 CMSRC 低电平、使晶体管保持关断状态。 体二极管不会导通。  

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    阿斯兰

    最后、如果没有二极管、我无法为您提供避免升压问题的解决方案。

      此致、

         Ricardo

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    Ricardo、

    您能否详细解释一下升压问题?

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    阿斯兰

    您能否在这种现象期间捕获 SW 节点?

    此致、

    Ricardo

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    Ricardo、

    有以下波形:

    转换时放大:

    与上述相同、但 VSW 的缩放比例为100mV、而不是2V

    这是直流/直流电路的 VSW:

    我不确定您需要什么 VSW、因此我要同时包含这两个 VSW。

    这里是空载的:

    此处是直流/直流电路负载太大而无法处理的情况:

    它在重新打开之前关闭大约160-170ms、只能意识到负载太大。

    下面是从电池+直流/直流转换到适配器的放大过程:

    转换到适配器时、直流/直流电路的 VSW 为:

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    Ricardo、

    我很确定、通过观察无负载的波形、问题是直流/直流控制器在转换期间无法提供足够的瞬时电流。 我确信、如果我使用一个功能更强大的控制器、它将能够处理它、并且在一段时间内不会关闭。 然而,有一个根本问题需要解决。 该瞬时电流很可能会损坏电路中的东西。 我现在看不到损坏的影响、仅仅是因为直流/直流控制器限制了电压。 是否有任何方法可以加速 NMOS Q5晶体管的关闭或延迟 PMOS Q6晶体管的打开?  

    阿斯兰

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    阿斯兰

    我同意。 您最好尝试降低 PMOS 速度、而不是加快 NMOS 速度。 最简单的解决方法是向 PMOS 栅极添加分流电容。  

    此致、

    Ricardo