[参考译文] BQ76200：加电时电荷泵不工作

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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/786683/bq76200-charge-pump-not-working-on-power-up

器件型号：BQ76200
主题中讨论的其他器件：CSD19536KTT、

电荷泵的运行是间歇性的。这与加电相关(将电池或工作台电源连接到电路的 BAT 侧)。连接并正常工作后、似乎可以正常运行。间歇性是指初始连接。如果我循环通电几次并使 BAT 启动、它就会工作并继续工作。

VDDCP 上的电容为2.2uF/25V、可为8ea CSD19536KTT FET 提供足够的电容。滤波器为100 Ω/.01uF。用于保护部件的75V 齐纳二极管。

电池工作电压为45-60V、测试电压为~52V、如下所述。

我重现此问题，如下所示：

连接 BAT (所有 BQ76200信号均为低电平)。将 CPEN 拉为高电平、监控 VDDCP、将所有其他控制信号保持在低电平。

-有时电荷泵会产生~1V (因此 VBAT + 1V)。在此模式下、它是稳定的1V、无电荷泵波形。启用 CHG 或 DCHG 不会产生任何影响。

-有时电荷泵会生成10V (因此 VBAT + 10V)。在此模式下、电荷泵锯齿波形位于10V 的顶部。使能 CHG 或 DCHG 按预期工作(FET 栅极的电压比 VBAT 上升~10V).e2e.ti.com/.../BQ76200-Circuit.docx

我将随附一个包含原理图片段的 word doc (希望它显示)。

6 年多前

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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作为更新、我能够在不断开电源的情况下重现此问题。
在所有控制输入为低电平时、如果我将 CPEN 变为低电平并再次变为高电平、则电荷泵不会可靠地重新导通。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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您好、Gerry、
原理图看起来合理、在说明中、电荷泵将尝试在无负载的情况下启动。如果无法启动、则可能是电源问题、内部故障或负载过大。其中任何一个都是间歇性的，这一点并不明显。
您可以检查 IC 引脚或 C7周围是否有污染。当电荷泵加载时、它将提供固定电压、如果它无法达到全电压、它不会像您在10V 输出情况下看到的那样循环。您还可以检查测量仪器以确保其提供一致的负载、电荷泵通常会将几个10M 探针驱动至 GND、但不会降低驱动能力。您也可以尝试更换 IC 或 C7。我听说电容器表现出时间变化的限制行为。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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我有多个板、所有板都有相同的问题(到目前为止仍有3个)、因此不太可能是不良组件。电路板干净、没有明显的污染。 X7R 电容器是否是此应用的理想选择？

此时、CPEN 不会产生任何影响、除非它保持上拉并循环通电、然后电荷泵会启动。

我看到的一件事是电源上的~150mV @ 250us 噪声。可能来自板载5Vcc 开关。我要包含几个 VDCP 映像(当 CPEN 为低电平时或当 CPEN 为高电平时看起来是一样的、除了比~1V 高外、它不会出现)。当它上升时、锯齿波形显然与高于 VBAT ~10V 时的波形不同。这种级别的噪声是否是一个问题？

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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运行了更多测试以查看消耗了多少功率并获得电压电平(RMS w/DVM)。
测得的 R15 100 Ω 电阻器上的压降、以确定电荷泵的近似电流消耗。
BQ76200电荷泵
R100+R100-VDDCPILOADCPEN条件
52.350.851.60.0150关闭
52.6549.50.40.0371故障
52.352.262.60.0011开

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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您好、Gerry、
看起来很错误。当电荷泵运行时、bq76200的电源电流应为60uA 加上平均负载电流。如果您有2uA 负载、则电荷泵将需要大约10uA 的电源电流来提供它、总电流低于100uA、但测量结果显示电荷泵关闭时为15mA、故障状态下为34mA、工作电流为1mA。
我看到进入 IC 的高电流的唯一时间是输出被拉至 VSS 以下。您可以检查与电路板的连接、或者检查 VSS 引脚上是否缺少焊料。如果多个电路板的性能相同、则看起来是系统性的。如果零件以某种方式损坏、则它们必须具有相同的流程。
X7R 是一个不错的选择、它是一个宽温度范围组件、应该在宽温度范围内提供良好的电容。如果电路远离热源、则可能使用更窄的温度范围。
噪声看起来不寻常、您可能会检查其来源。如果噪声来自电池电压(V+)且 FET 在上面、则可能会导致电荷泵负载、因为 BAT 引脚被过滤、V+的移动可能会导致 D3、D4...

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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确认来自其他地方使用的 VCC 5V 的开关电源的噪声。对直流/直流进行更好的输入(源)滤波将最大限度地减少这种情况、从而清理 BAT 电源轨。

按照您的指示查看负载、我发现即使 DCHEN 为低电平、DCHG 引脚仍在驱动(在下面所述的条件下)。

BQ76200故障排除

在电子负载连接到电池组输出 VPACK+/-的情况下、VPACK 变为-0.5V。

故障状态：

- PACK 引脚跟踪至-0.5V、DCHG 引脚-0.34V、CHG 引脚跟踪 BAT @ 52V。

- 将 CPEN 拉为高电平(5V)；PACK 引脚仍跟踪 VPACK @-0.5V、DCHG 引脚上升至0.72V (注意 DCHGEN 关闭)、CHG 引脚跟踪 BAT @ 52V。为什么 DCHG 在 DCHGEN 为低电平时打开？

通过状态：

移除电子负载并关闭 DCHG、使电荷泵上升至62.9V。

这种情况会立即发生。如果负载保持关闭状态、PACK 引脚将缓慢稳定、但这不是必需的。

重新连接电子负载 VPACK、使其返回-0.5V。

- CPEN 仍然拉高；电荷泵上升至62.9V。

- PACK 引脚跟踪至-0.5V、DCHG 引脚-0.34V、CHG 引脚跟踪 BAT @ 52V。

- CHGEN 和 DCHGEN 按预期工作(启用时上升至62.9V)。

- 当 DCHGEN 被拉高时，VPACK 按预期跟踪 BAT。

如果 CPEN 保持低电平、然后拉回高电平、电荷泵恢复到故障状态、DCHG 引脚驱动至0.72V。

关于 DCHG 为何在未启用时驾驶以及如何纠正的想法？ I 仔细检查且 DCHEN 为0V。此外、如果驱动 DCHG 线路、似乎应该只驱动来打开 FET、而不是将负载降至0.72V。

编辑/添加

我不清楚为什么 DCHG 在没有 DCHEN 高电平的情况下行驶、但我运行了另一个测试来进一步缩小问题范围。由于电子负载在 PACK 引脚上生成-0.5V 电压、因此我运行了一个简单的测试。电池组短接至 GND、DCHG 停止驱动、电荷泵出现。因此、虽然预计电池组输出 VPACK+上不会出现小负电压、但也无法保证电池安装时不会发生这种情况、直流总线上没有电压、蓄电池已连接、BMS 会在连接后打开。那么、我们如何保证小负电压不会锁定 BMS？

与电池组滤波器电阻器串联的二极管是否可以解决该问题？它是否会产生任何问题？在该电路中、该电阻与 PACK 引脚上的 R30滤波器电阻器串联的 BAT54非常简单。

当然、如果我们知道 DCHGEN 为低电平驱动 DCHG 引脚的原因、这可能不是必需的？无论如何、这可能更安全？

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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您好、Gerry、
bq76200在数据表中具有绝对最大电平、超过这些电平、器件可能无法正常工作或可能损坏。所有引脚的负电压都不能超过-0.3V
电池的标准反向电压情况是反向充电器。有一个应用手册、其中包含一个添加电路以解决此情况的示例实现方案 www.ti.com/.../slua796。如果您只有较小的值、则可能需要一个更简单的电路以及 PACK 和 DSG 引脚的肖特基二极管钳位来避免绝对最大限制就足够了。
与 PACK 引脚串联的二极管不是一个好的解决方案、因为该器件会将 DSG 驱动至 PACK 引脚电平。 PACK 引脚必须跟随 PACK+向下、以使 DSG FET 保持关断状态。在放电 FET 作为源极跟随器运行的情况下、该二极管具有与 www.ti.com/.../slua794图17中所示的较长时间常数相同的效果。
很难知道 DSG 是否尝试开启、或者由于负电压、部件的内部电路是否只是处于某种异常偏置模式。该器件具有用于使能输入的低输入阈值电平、DSGEN 的电平可能会由于内部 VSS 被拉至外部 VSS 电平以下而超过阈值、或者由于异常偏置条件而产生阈值偏移。 DSG 的导通状态通常被拉至 VDDCP、因此0.7V 看起来不像导通状态、但它是一个运动。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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我们的应用适用于电压高达~75V 的更高电池)。

您认为与 PACK 引脚串联的二极管不是一个好的解决方案、我知道原因。

查看 SLUA796图4、虽然我看到它如何添加反向充电保护、但我看不到它如何解决仅为-0.5V 的闩锁问题。我认为 Q5不会在该低电压下关闭。

当您说：

"如果您只有一个小值、那么您可能需要一个更简单的电路以及 PACK 和 DSG 引脚的肖特基二极管钳位来避免绝对最大限制就足够了。"

当可能存在较小的负电压(即-0.5V)时、您确切建议了什么防止闩锁？我不是在寻找一个反极性连接充电器的解决方案、而是在 BMS "关闭"条件下可能存在小负电压的解决方案。当 BMS 处于"打开"状态时、电池将驱动大于40V 的直流总线。听起来您正在为此提出一个简单的解决方案、但在我在我们的应用中测试它之前、我想清楚这是什么。

谢谢你

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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您好、Gerry、
我曾建议您考虑 www.ti.com/.../slua796.pdf 中图4中的 D1和 D2是否对您的情况有所帮助、因为在反向充电条件下没有开关晶体管。

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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我做了两个修改以解决我看到的问题。
-添加您建议使用电池组和 DCHG 上的 BAT46W 的两个钳位二极管。
-使用2.4V 齐纳二极管(BZX84C2V4LT1G 现已推出的最低电压齐纳二极管)向 PACK 引脚添加串联二极管。
直列式齐纳二极管似乎足够快地跟踪电池组电压(尽管它将滞后~2.4V)。 2.4V 似乎不是问题。你同意吗？
因此、在这两个修改之间、问题似乎得到解决。电子负载仍会产生-0.5V 电压、但不会传递到 BQ76200、并且通过使用2.4V 齐纳二极管可最大程度地减小串联二极管引入的潜在长关断延迟。

谢谢你

0 admin 6 年多前

TI__Guru**** 2386610 points

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您好、Gerry、
通常、我们不建议将齐纳二极管封装、因为这会增加开关延迟。偏置齐纳二极管使 PACK 引脚低于 PACK+有助于更快地关断器件、因为 DSG 被驱动至低于 PACK+的 PACK 电压、但该偏置会在电池上引入持续负载。可能是泄漏会将 PACK 下拉、而齐纳电容会使 PACK+引脚下拉。
很高兴您找到了适合您的系统的解决方案。

电源管理（参考译文帖）

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