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[参考译文] BQ25306:外部电源路径备用选项

Guru**** 2386610 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ25306, TPS62136, BQ24610
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/988718/bq25306-external-power-path-alternate-options

器件型号:BQ25306
主题中讨论的其他器件: TPS62136BQ24610

大家好!

我有一个有关使用 BQ25306的电源路径的三部分问题。 首先、稍微介绍一下我的应用:

  • 使用锂离子2S4P 电池:8.4V、8000mAH
  • 系统有2个负载:  
    • VSYSTEM 是一组为微控制器供电的5V 和3.3V 稳压器。 这需要不间断的电源、不会出现压降、从而导致微控制器复位。 峰值电流总共为100mA
    • VLOAD 进入一组 TPS62136降压转换器。 每个电流为消耗3A 初始峰值电流的直流加热系统供电。 有两个此类 TPS6247、电池/电源的总峰值漏电流为6A。
  • 目标是以3A 为锂离子电池充电、同时还能够支持6A VLOAD。
  • 当充电器被插入并从器件上拔出时、VLOAD 中的短暂中断是可以接受的、但是 VSYSTEM 需要一直保持打开。  

继续回答我的问题。 我在 BQ25306的规格表和 TI 的应用手册 中看到了采用电源路径的几种方法:https://www.ti.com/lit/an/slua376/slua376.pdf?ts=1616431553750

首先、我将参考 BQ 规格表中的图10-8、其中显示了使用此特定 IC 的电源路径应用。 我在另一个 TI E2E 主题中看到、电源路径电流限制为 Iinpdm、即3.7A。 因此、图10-8无法在电池充电的同时向主负载提供6A 电流、这是正确的吗?

我对该原理图进行了一种可能的修改-断开 PMID、并将 Vbus 直接连接到 VSYS。 此处的原理图:

https://imgur.com/a/HmEzXuJ

通过旁路 Q1和整个 BQ IC、这是否会为我的初级负载提供直接的非受限电流?  在我的应用中、我提到我的微控制器需要不间断的电压、这就是它直接连接到电池的原因、但我的系统负载的其余部分可以承受快速的压降。 我在这里缺少什么吗? 我看到、当充电器插入时、Vbus 为高电平(例如9V)。 它通过 SW 引脚为电池充电、而 MOSFET Q4断开、电池不再连接到主负载、但充电器已连接。 Q4中的反向阻断二极管似乎可防止任何反向导通。  

我唯一不喜欢这种设置的是、在常规条件下、我的所有重负载电流都从电池通过 Q4。 即使使用低 Rdson MOSFET、由于 MOSFET 上的压降、尤其是在高电流下、我也会失去一些性能。  

然后、我考虑使用 SPDT 继电器进行同样的电源路径设置。 此处的原理图:

https://imgur.com/a/UAwn7AA

在这种情况 下、继电器的静止位置将 VBAT 连接到 VLOAD、使我能够在零压降的情况下直接连接。 插入充电器后、Vcharger 会触发继电器的线圈、断开与电池的连接。 继电器固有的轻微延迟、当它从一个触点切换至另一个触点时、不会传导电流。 然后、它最终将 Vcharger 直接连接到 VLOAD。 由于继电器无法物理连接 Vbat 和 Vcharger、因此不存在传导不当的风险。 再说一次、我的负载可以承受轻微的零电压周期(除非 TPS62136无法处理 VIN 像这样下降和返回)、因此继电器的速度不如 MOSFET 的速度是可以容忍的。  

物理空间对我的应用来说不是问题、我可以以可接受的成本获得必要的继电器。  我在这里缺少什么吗? 由于我的负载可以承受压降、因此与大多数应用相比、它有些独特、因此我希望我可以使用这种方法或我之前介绍的方法。  请注意、VSYSTEM 直接由电池供电、因此绝不会出现压降。 这种"继电器热插拔"是否会导致 BQ 无法处理的任何类型的不当电压或电流尖峰? 您是否建议在继电器或 MOSFET 之后放置一个电感器、以帮助平滑任何电流变化?  

非常感谢您、我认识到这是一个多方面的问题、我非常感谢您的帮助。  

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    您好!

      您的6A 负载对于 IC 在内部 FET 中耗散而言非常高、这更多地是封装限制本身的一个限制。 我相信您不会找到能够处理该 PowerPath 的集成充电器、因此您使用外部 FET 将适配器连接到 SYS 是一个好主意。 鉴于这些电源要求、我建议您使用 BQ24610器件、因为它是一款充电控制器、集成了您所需的功能。 您是否考虑过此器件? 通过集成驱动器而不是 FET、此充电器 IC 可以处理应用所需的更高功率、并且无需外部组件即可实现直接电源路径、这基本上就是您尝试使用 BQ25306所做的事情。

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    您好 Kedar、

    BQ24610是一款更昂贵的 IC、我们的应用对成本尤其敏感。 此外、BQ24610还需要更多的外部组件(其中一些与电源路径有关、但有些似乎与电池充电功能有关)。 如果我能够使用其中一种替代设计来实现 BQ25306、它会为我的应用带来一些好处。

    您是否能够识别与我建议的选项相关的任何电气问题? 继电器的"热插拔"负载是否会对 TPS62136的下游造成任何问题?  

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    您好、Uzair、

      是的、您的继电器组合应该可以正常工作。 当适配器存在时、让继电器/FET 将电池断开至 SYS、当适配器存在时、将电池连接至 SYS、这是相同的原则。 这应该是一个很好的权变措施、并且还会将您的压降从 BAT 降低到 SYS。 继电器的问题是连接之间的延迟。 使用 FET、您可以减慢导通速度以减少瞬态、但使用继电器会更难做到这一点。

    人们遇到的主要问题是该 PowerPath 在电池和适配器之间具有电压摆幅。 因为您具有下游降压、这是可以的。 对于降压转换器的5V 电源轨、您应考虑到无适配器且电池放电低于5V 的临界情况。 如果可能、则电池无法提供未突发的5V 电压轨。