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[参考译文] TPS22916:TPS22916处理正常电池与 PTC 电池

Guru**** 2470720 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS22916, TPS22917

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/661297/tps22916-tps22916-handling-of-normal-vs-ptc-batteries

器件型号:TPS22916
主题中讨论的其他器件: TPS22917

可能涉及的人员、

我希望能在我们遇到的一个奇怪问题上提供一些帮助。

我们使用22916从3V CR2电池切换到3.3V 的外部电池电源、也可以从3.3V 的外部电池电源切换。

实际上、我需要帮助解决2个问题、但我将首先介绍最重要的问题。

根据所用电池的类型、22916处理电源的方式似乎有所不同。 具体而言、如果电池具有 PTC 保护、 当我们最初测试22916时、我们使用了一个非 PTC 保护的电池、开关工作正常。 基本而言、电池处于活动状态、为其提供外部电源、而外部电源接收大约100mA 的负载。 拉出外部电源和电池来拾取负载、所有这些都无缝且非常好。

自从我们进行上述测试以来、有时已经通过、今天我没有使用非 PTC 电池、而是刚刚获取了我们用于测试的品牌 PTC 电池之一、放置了外部电源、WHALA 300mA! 外部电源上显示的电流。

我一开始就被吓到了、因为担心会有东西炸、所以很快就移除了外部电源。 但再次采用相同的反应。 因此、我意识到使用的电池与之前测试中使用的电池不同、我使用的是原电池、当然是非常完美的。 放置外部电源、您会看到仅使用了100mA 电流。

好的、在这个阶段、我仍然不确定发生了什么。 提供300mA 结果的电池是一个 Energizer、而按预期工作的电池是一些非中国品牌的电池。 好的、我们有很多电池、我决定使用另一个(Panasonic)、我将其放入300 mA! 再次进行。 这是我单击差异时、两个品牌的电池都受到 PTC 保护。

因此、我获得了不同(非 PTC)的电池品牌、工作正常、插上电源时仅显示100mA 的电流。

由于22916由 MCU 控制以实现该设计的某些其他功能(GPIO 至 EN)、我决定准备就绪、GPIO 将 EN 发送为低电平、以便禁用22916。 然后、我插入了外部电源、请参阅300mA 发送 EN 低电平命令、然后从300mA 变为120mA。 然后、我继续将 EN 置于高电平、使用这种 PTC 保护电池、现在我看到外部电源的电流为100mA。

进行了多次上述测试、始终获得相同的结果。 最后一项测试是勇敢地进行测试、并在使用300mA 电流的情况下将外部电源保持插入状态。 我看到的也非常有趣、在7分钟的时间里、电流使用量从300mA 下降到100mA、缓慢、逐渐、但稳定地下降到正常。

现在、我想知道正在发生什么以及需要如何解决这个问题。 理想情况下、希望使用 PTC 保护的电池、但这种电流尖峰看起来很危险、当我触摸22916时、热量很小、因此电流会流向哪里? 返回到电池? 这显然是不可取的。

当 MCU 处于唤醒状态时、使用 GPIO 禁用22916并重新启用是正常的、但当 MCU 处于睡眠模式且无法控制 GPIO 时、这是不可能的。 处于睡眠模式的 MCU 仅使用15uA、但较低的电流使用对 上述行为没有影响。

我们非常感谢您的帮助。


此致、
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    Mark、

    感谢详细的解释。  您看到的行为是 TPS22916的预期行为。  启用时、该器件在输入和输出之间使用电压比较器来检测反向电流(通常为500mA)、然后再关闭。  

    因此、当连接3.3V 电源时、我怀疑较高的电流会流回电池。   对于1欧姆的典型内部电池电阻、(3.3-3.0V=0.3V)差异将导致300mA 的电流、这不足以使 TPS22916检测到它。

    当器件关断时、它始终会阻止反向电流、这就是您在禁用该器件时看到电流下降的原因。  当您重新启用时、它会保持关闭状态、因为它已经知道存在反向电压。  (请注意、当器件禁用时、您看到的20mA 差异来自 VOUT 上的150ohm 放电电阻器- TPS22916CN 没有输出放电电阻器)

    现在来了解一下电池类型为何会有所不同。  我希望没有串联 PTC 电阻的电池具有较低的总内部电阻、从而使反向电流超过500mA 阈值并启用 RCB。  您可以使用示波器和/或通过测量电池内部电阻进行验证。

    此外、更令人困惑的是、PTC 最终降至100mA 的原因。  当反向电流流经电池时、PTC 将加热并改变其电阻。  由于 PTC 电阻的变化 是非线性的、电流最初会增加、然后使 TPS22916 RCB 跳闸、但这可能会导致电流降低。  如果电流逐渐下降、则 PTC 可能已通过其跳闸点并加热以提供保护 (尽管我希望它最终冷却至较低的电阻)

    如果您无法承受任何反向电流、最佳方法是在连接3.3V 电源时通过 ON 引脚主动禁用 TPS22916;通过 uC GPIO 或某种形式的电压检测电路。

    此致、

    Adam Hoover

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    哇-非常有用的信息 Adam!

    22916只会关闭片刻、我更喜欢快速开关时间、因此 CN 不会这样做、但感谢您的建议。

    是的、我们已经有一个电压检测电路、当 MCU 处于唤醒状态时、我们能够轻松处理22916的开/关、唯一的问题是它处于睡眠状态。

    遗憾的是、在锂电池电量耗尽之前、没有太多的文献可以处理的电流。

    我知道他们应该不会收到电流、但我想这不应该定期发生、 但是、在我们的情况下、它将在蓝月亮中发生一次(当施加外部电源时、它将保持不变)、最好知道损坏是严重还是非常轻微。 到目前为止没有爆炸! HA

    为了澄清最后一点、22916会阻止输出电压的电流达到输入电压、但不会阻止电池电流返回电路、即使输出电压上也存在外部电源、对吧?

    当我第一次研究这个芯片时、我认为当输出电压大于输入电压时、它会一起阻断电池、但在我的测试中、情况并非如此。

    与开关相比、22916的作用更像是二极管-这实际上很好。 我想它必须有2个 MOSFET 作为更多的开关。

    TPS22913B 可能更合适吗?

    再次感谢、
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    Mark、



    我和大家一样对电池规格感到沮丧。 对于许多电子元件、过载的影响是可靠性和统计数据问题。 应力发生的频率越高、组件故障越早、因此有理由确定产品寿命内预期的应力事件数量。

    此外、当 TPS22916关断时、它将像2个背靠背 MOSFET 一样在两个方向上完全阻断电流。 这可以由 ON 引脚或 VOUT > VIN 触发。 我相信您和许多其他人的误解是 VIN>VOUT RCB 比较器具有~25mV 的偏移、以防止其在极轻负载(0mV 压降)下误跳闸。

    因此、除了从 TPS22916开始的电压阈值(VRCB = 25mV)外、我们现在将激活阈值作为电流(IRCB = 500mA)列出、以使这种行为更加清晰。 如果您有任何其他数据表建议或希望在未来产品中看到不同的 RCB 行为、请分享。

    TPS22913B 使用与 VOUT 比较 器架构类似的 VIN、因此 RCB 行为相同。


     
    此致、
    Adam Hoover

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    尊敬的 Adam:

    哇哦! 我以为我把它放在了袋子里,但是你把我扔到了一个曲球:)

    "这可以由 ON 引脚或 VOUT > VIN 触发"。但我们在 Vin 从电池获取3V 电压的同时、从外部向 Vout 输入3.3V 电压。

    22916断电的区别有多大?

    因为如果它断电、那么电池就不会有电流回运行-这与我看到 EN 变为低电平时发生的情况相同。

    也许是因为我们将 EN 保持在高电平? 我认为 EN 在内部连接到 GND、必须保持高电平才能使芯片正常工作。 这可能是问题吗?

    好的、我认为我在规格表中找到了问题的原因! '一旦 ON 引脚被故意驱动为高电平(≥VIH)、则会断开智能下拉电阻以防止不必要的功率损耗'

    我们"保持"EN 为高电平、因此不会自动考虑 Vout 功率差、也不会忽略该条件。

    当您使用如此多的芯片、而不注意每个芯片的细节时、就会发生这种情况! 很糟糕,我很抱歉。 我认为这必须是上述所有问题的根源和原因。

    再次感谢您的参与!

    此致、
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    您好、Adam、

    很抱歉、但我在这里越来越困惑-不确定发生了什么。

    这来自您的规格表"开关导通状态由能够与低压控制信号直接连接的数字输入控制。 同时提供高电平有效和低电平有效(L)版本。 首次加电时、使用智能下拉电阻器来保持 ON 引脚不悬空、直到系统定序完成。 一旦 ON 引脚被故意驱动为高电平(≥VIH)、则会断开智能下拉电阻以防止不必要的功率损耗。'

    我使用的22916为 EN 高电平进行激活。

    从我上次的答复中可以了解到、一旦 EN 设置为高电平并且芯片上电、下拉电阻就断开了、这意味着芯片保持激活状态、而无需将 EN 拉高。 我(认为)这是错误、因为我们将 EN 保持为高电平、因此当 Vout>Vin 芯片无法自动断电时、因为我们将 EN 保持为高电平。

    就在一分钟前、我尝试了上述方法、但这完全不起作用。

    在 EN 设置为高电平后、22916将(不)保持开启-如果 EN 未"保持"高电平、22916将停止工作并切断来自 Vin 的电池电源。

    回到最近的问题之一。 根据您的报价、Vout 需要比 Vin 高多少才能指示22916关闭、"此外、当 TPS22916关闭时、它将像2个背靠背 MOSFET 一样在两个方向上完全阻断电流。 这可以由 ON 引脚或 VOUT > VIN 触发。"

    谢谢、此致、
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    Mark、您好!

    也许我可以听到这里的蜂鸣声。 如前所述、如果 ON 引脚被驱动为高电平、然后驱动信号被移除、TPS22916将不会保持启用状态。 通过保持 ON 引脚为高电平、内部下拉被禁用、但是在没有驱动信号的情况下、ON 引脚电压可能会下降并且下拉电阻可能会被重新启用。

    至于您的最后一条评论、如果 ON 引脚被驱动为低电平、则无论 VOUT 与 VIN 之间的差异如何、反向电流都将被阻断。 如果 ON 引脚为高电平、则 VOUT 和 VIN 之间的电压差为25mV。

    谢谢、

    Alek Kaknevicius

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    Alex、您好!

    非常感谢您的回答。

    实际上、到目前为止唯一的选择是保持 EN 为高电平以保持22916被启用。

    那么、真正的问题是、当我们在输出电压上施加3.3V 电压时、当电池仅读取3V 电压时、22916为什么不禁用? -这是300mV 的差异、因此在所需的最小值范围内有足够的差异。

    或者是否有不同类型的"禁用"?

    当 EN 不再被驱动为高电平时、22916会立即切断电池、您会看到外部电源使用的电流为120mA (由于内部具有接地电阻、电流应超过20mA)。

    但是、当输出电压变为3.3时、外部电源上使用的 mA 会减至300mA。 是这样吗? 它可以通过两种不同的方法来禁用自身? 这是通过设计实现的吗?

    如果器件始终处于开启状态、则会很容易(只要施加外部电源就将 EN 设置为低电平-我们的设计中具有电压感应功能)、但当 MCU 处于睡眠状态时、我们无法将 EN 设置为低电平、 因此、我们需要对22916进行计数、以便在输出电压为3.3V 时自行禁用。

    谢谢、
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    Mark、您好!

    我刚刚抓取了 TPS22916 EVM 中的一个、并运行了快速测试。 使器件保持启用状态、我在 VIN 上施加了3V 电源、然后在 VOUT 上施加了3.3V 电源。 该器件会自行关闭并阻止反向电流流动。 300mA 反向电流持续多长时间? 它是否在 VOUT=3.3V 和 VIN=3V 的整个时间内开启? 您是否将反向电流限制在300mA? 如果是、您是否尝试提高限制?

    此外、如果您希望防止器件输出产生恒定电流(如您所述为~20mA)、则应查看 TPS22916CN。 该版本的器件不具有快速输出放电(QOD)功能、在关断时不会消耗额外的电流。

    谢谢、

    Alek Kaknevicius

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    Mark、您好!

    您是否能够使用万用表并实际测量 TPS22917两端的压降(VOUT 上的正极探针、VIN 上的负极探针)? 我怀疑  300mA 的有限电流不允许开关上的压降达到所需的25mV。

    谢谢、

    Alek Kaknevicius

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    您好、Alek、

    非常感谢您进行此测试并获得结果。

    但是、您的测试与真实测试之间存在微小但潜在的显著差异。 根据您提供的信息、您的设置没有负载。

    我们的电路消耗的电流为100mA。

    如果您可能可以放置100mA 负载并再次测试、这可能是差异所在。

    我怀疑、如果我们取出100mA 负载(因此没有负载)、22916将如您所述做出反应。

    此外、根据初始开机自检、在不使用 PTC 保护电池时不会出现此问题。 如果您在测试中放置 PTC 保护电池(以及负载)、则应该会得到相同的结果。 但话虽如此、PTC 保护的电池实际上不应产生影响、因为只要 Vin 和 Vout 之间存在25mV 的差异即可关闭22916、因此电压会将其关闭、而不是我所理解的电流、这种情况并不是很不幸的。

    此致、
    标记

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    我想你们都放弃了吗? )

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    Mark、您好!

    在此对延误表示歉意。 至于我的设置、较低电压(3V) 的电源设置为灌电流高达1A、因此、如果 TPS22916允许、3.3V 电源将能够提供更多的电流。 我认为问题是电池的串联电阻限制了负载开关上的电流、因此开关上的压降不是您所期望的0.3V。 您是否能够使用 DMM 检查 VOUT 和 VIN 之间的电压差?

    谢谢、

    Alek Kaknevicius