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[参考译文] BQ24133:向负载供电时、充电器发生故障。

Guru**** 2496595 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ24133, CSD87312Q3E

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/718505/bq24133-charger-goes-into-fault-when-power-to-the-load-is-applied

器件型号:BQ24133
主题中讨论的其他器件: CSD87312Q3E

您好!  我们正在遇到此充电器的故障情况、希望您能帮助我们解决。   

我们的设置: 我们将 BQ24133充电器芯片与容量为6Ah 或10Ah 的2节锂离子电池配合使用。  它具有内置的10千欧热敏电阻。  我们在数据表中完全按照示例电路布局了原理图。  我们使用了所有示例电路值。  因此、我们的充电芯片值应为:viset= 403mV (应导致1.01A 充电电流限制)、VACSet = 0.82V 至1V (应导致2.5A 输入电流限制)。  我们的电源是12V 交流适配器。  我们确实将 STAT 引脚连接到了我们的系统微控制器之一以及 STAT LED。

我们的问题: 我们将插入12V 适配器和电池并进行充电(STAT LED 为稳定红色)、然后当我们打开负载电源时、充电器发生故障(STAT LED 闪烁)。   如果我们拔下12V 适配器并将其插回、则通常会清除故障(有时需要多次拔下/拔下才能清除故障)。   问题几乎完全是数据表第9.3.19节中定义的行为。

在系统完全启动的情况下、我们将向负载提供最低2A 和最高30A 的电流。

我们已经尝试过的内容:

我们已验证数据表中第9.3.9节的所有启用充电的条件。  它们都在开关前后所需的限值内。  我们没有在开关期间验证它们、但如果它们在开关后是稳定的、我们认为这应该足以再次启用充电。

2.通过将 R4 (在 TI 数据表中、标称值为100K)替换为值为10.4K 的新电阻器来增加 ACSet 的电流限制、将其他一切保持原样、因此新的电流限制应为6.25A。这不能解决我们的问题。  

考虑到第9.3.19节、我们测量了 ACFET 和 BATFET 两端的电压。  系统上电时获得的波形如下图所示。   

CH1 (黄色)为 VBAT。  CH2 (蓝色)是12V 适配器。  紫色表示数学通道之间存在差异。  

在电压骤降如此大的情况下、我们怀疑浪涌电流会尝试为电容器充电。  在第9.3.0节的最后一行、 我们在 Q1、Q2和 Q3的源极和栅极之间添加了电容、以尝试降低浪涌电流、但在添加114uF 电容后、我们无法防止故障。  Ω、我们尝试根据中的交流电源放置一个56k Ω、1W 的电阻器、从而降低浪涌速度、我们能够在电路板发生故障的情况下持续运行系统(仅以2A 的电流运行系统)。  

我们正在寻找具有适当浪涌保护等级且在30A 电流下工作的浪涌保护电路。 但是、我们要验证问题是否出在 BQ24133的电路中。   我们正处于问题实际所在的位置,因此我们希望从这个论坛获得一些意见。   

请提出任何问题、我们会尽快回答!  谢谢!   

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    您好 Steven、

    对于第9.3.19节、您需要查看逐周期电流限制。 浪涌电流可能超过电流限制并触发短路保护。 如果您能够探测输入浪涌电流、这将非常有用。
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    "9.3.19 MOSFET 短路和电感器短路保护
    IC 具有短路保护功能。 它的逐周期电流监控功能通过监控 MOSFET Rdson 上的压降来实现。 充电器将被锁存、但 ACFET 会继续为系统供电。 将充电器从闭锁状态复位的唯一方法是先拔下适配器、然后重新插入适配器。 同时、STAT 闪烁以报告故障情况。"

    大家好、我和 Steven 一起工作。 我粘贴了您在回答中引用的部分、我对此部分有几个问题。
    1) 1)逐周期电流限制是否与 IDPM 不同? 我的理解是 IDPM 转到 ACSET、因此我使用 IDPM 进行计算。
    2) 2) 2)您能否告诉我们、除了 ACSET 上的分压器外、是否还有其他方法可以使用此芯片来调节电流限制?
    3) 3)您提到哪些具体的 MOSFET、Q1、Q2或 Q3? IC 如何测量 Rdson? 我们在哪里测量、对比什么来查看是否产生了故障条件?
    3) 3)我们应该在哪里测量浪涌电流?
    4) 4)对于 Q1和 Q2、我们使用 TI 器件 CSD87312Q3E。 这将具有正确的 Rdson 吗?
    -Cate
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    关于1、逐周期电流限制与 IDPM 不同。 IDPM 是动态电源管理、不会锁存器件。

    关于2、只能使用 ACSET 来设置输入电流限制 IDPM。

    关于3、请参阅第9页的 EC 表、了解逐周期电流限制规格。 如果您可以绘制电感器电流、这将非常有用。

    关于浪涌电流、您可以测量输入端输入电流感应电阻器上的浪涌电流。

    关于4、这应该是可以的。

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    大家好、感谢您的回答! 我有一个明确的问题、以及对您提出的建议的一些衡量标准。

    1) 1)是否有任何其他用于锁存器件的值或限制?

    2) 2)当我使用电流感应电阻 RAC 测量浪涌电流时、我遇到了一些困惑的结果。 我将示波器探针放在该电阻器的任一侧、并使用示波器的数学函数得出两侧之间的差异。 当我这么做时、每次打开系统时、我都有一个200mV 至1V 的尖峰。 由于我们的 RAC 为0.02欧姆、这意味着在我们打开开关时、理论上通过该电阻器的最大电流为50A。 我认为这不正确、但您是否知道这可能意味着什么? 我已附上我的设置视频(抱歉、它是侧向的、每次我移动开关时、示波器屏幕都会发生变化。

    3) 3)我测量了从充电芯片上流经电感器的电流、并看到如果系统关闭、只让电池充电、则流经电感器的电流为0.499A。 然后我看到、当我打开系统并且它没有故障时、它通过电感器的最大值为0.369A。 最后、如果我们的系统发生充电故障、则流经电感器的电流会立即降至0。 您对此数据做了什么?

    谢谢!

    e2e.ti.com/.../Image-from-iOS-_2D00_-converted-with-Clipchamp.asf

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    您好、Cate、
    感谢所有额外的数据收集。

    我查看了我们的一些旧器件。 ACOC 也会锁存器件。

    根据您对"当我们打开负载电源时、充电器发生故障(STAT LED 闪烁)。 如果我们拔下12V 适配器并将其插回、则通常会清除故障(有时需要多次拔下/拔下才能清除故障)。" 很可能是 ACOC 被触发。

    如果充电电流已经被减少至零、此器件不能保持输入电流电平。 在系统电流继续增加到输入电流 DAC 设定值的3.33倍(空白输出时间为4.2ms)后、ACFET/RBFET 锁存、移除适配器并需要系统关断以强制 ACDET < 0.6V 以复位 IC。 从闭锁状态复位 IC 后、ACFET/RBFET 可再次导通。

    在 Steve 的帖子中、他提到、通过按照适配器添加一个56欧姆电阻器、他能够解决这个问题。 这是因为56欧姆电阻器限制电流、使其不超过 ACOC 三保持电流。

    很抱歉、数据表中缺少信息。 我们将在未来对数据表进行改进。

    很遗憾、我无法打开您上传的视频文件、因此无法检查设置。 但是、从 Steve 帖子的示波器捕获中、浪涌尖峰在我们的范围内。 故障的抗尖峰脉冲时间通常以 ms 为单位。 因此、我认为浪涌电流不是导致闭锁的原因。
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    您好、Jing、

    感谢您的快速响应!  

    很好地了解我们的问题可能是什么、但您能想到在保持系统全功率的同时可以避免使用 ACOC 的任何方法吗(因此没有10瓦电阻器串联)? 我的理解是、ACOC 表示"交流过流"、这是正确的吗?

    此外、我们还获得了 BQ24133的开发板、 并看到、当连接到我们的系统时、开发板上的充电芯片在会给我们的系统造成故障的相同条件下绝不会发生故障、即使我更改了 ACSET 和 ISET 电阻以匹配我们系统中的电阻也是如此。 您对此数据做了什么?

    非常感谢您的帮助!

    -Cate

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    您好、Jing、

    另一个简单的问题是、我在查看 BQ24133数据表第30页中指定的 PCB 布局指南、我想知道图18 (附加)"输入电容"上的参考标识符是指什么? 以下是我所指的一段话:

    "一. 将输入电容尽可能靠近 PVCC 电源和接地连接放置、并使用最短的覆铜线迹连接。 这些器件应放置在 PCB 的同一层、而不是不同的层上、并使用通孔进行连接。"

    谢谢!

    -Cate

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    该语句是指 AVCC 引脚(C1)、PVCC (C4)的输入电容。 谢谢!
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    您好、Catate、

    我建议参考 BQ24133EVM 原理图进行参考。 输入电容器称为转换器输入电容器。 因此、EVM 原理图上将显示 C7和 C8。 在捕捉图18中、输入电容以 C4为基准

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    您好、Catate、

    请参阅我们产品线的其他反馈:

    此问题与系统的高电流、LC 谐振或适配器的不良动态响应有关。 这似乎不是 充电器问题。

    -有一个需要澄清的基本问题–在原始设计考虑因素(适配器或电池)中、30A 电流来自何处?  请记住、Q2和 Q3等效于二极管或用于为系统提供电源。 如果插入适配器、系统将以更高优先级的方式从适配器(12V)汲取电流、只有在拔出适配器时、系统才从电池(7.2V)汲取电流。 不能同时从适配器和电池中获得电源。 适配器的电压和电流规格是什么?  这似乎不清楚、潜在问题 - 12V 适配器被拖至7.2V。

    - RAC 用于感测输入电流,输入电流控制环路可以通过调整充电电流来限制输入电流,其目标是 Psys + Pchg =< Pin。  系统将从适配器汲取几十安培的电流、与 RAC 限制设计2.5A 相冲突。 RAC 不执行该功能,在当前设计中似乎是多余的。

    -  由于系统电流、电缆电感、电容或适配器动态响应不良、因此会产生严重的 LC 谐振。 要验证这一点、可以执行一个测试来隔离问题。 移除 Q3 BATFET 和 R11、短接 Q1、Q2和 RAC (从适配器和系统创建直接电源路径)。  我希望12V 的波形具有与蓝色迹线相同的振铃。

    我想知道适配器或系统的连接电缆长度是否可以剪短。 您是否  使用相同的适配器为 TI EVM 供电、或使用具有较短电缆的电源进行测试。  您可以使用适配器+客户电路板+系统与 电源+ EVM +系统进行交叉检查。    

    谢谢、

    Chuchen

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    您好、Chuchen、
    为了澄清您的第一个问题、原始设计注意事项中的30A 用于我们的电机可以消耗的最大电流。 如果电机以全速运行、则消耗的电流为30安培。 电机的电源应该来自电池。
    我们的适配器规格如下:100-240V 输入、50/60Hz、2.0A。 输出:12V DC、3.0A。
    我们进行了您要求我们绕过充电芯片并查看振铃是交流适配器还是充电芯片所做的修改。 结果有点令人困惑。 按照指示修改电路板后、我们发现这是系统关闭并为7.4V 电池充电时的波形。

    这是系统开启时的波形。

    必须注意的是、此屏幕截图中看到的振铃与第一个帖子中显示的波形屏幕截图中的不同、并且它具有完全不同的时间刻度(100ns 与5微秒)。 此外、第一个屏幕截图显示了系统打开时的行为、而在这些实验中打开系统时、它没有此类行为。

    最后、我不太清楚要通过执行"适配器+客户电路板+系统与电源+ EVM +系统的交叉检查"来寻找什么。 是应该测量 VSystem 波形、还是应该观察 STAT 引脚灯以查看系统是否发生故障?

    谢谢!
    -Cate

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    Cate、

    在我看来、适配器是在您启动系统时插入的。 这里的问题是、如果插入适配器、系统电流将首先来自适配器(12V)。 在适配器电压下拉至7.2V 之前、电池将不起作用。 我认为这将在电池提供电流之前触发适配器的一些保护功能。

    对于波形、测量点不清楚。 由于 EVM 工作正常、交叉检查是比较和帮助找出差异。

    系统的操作应在拔下适配器的情况下进行。

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    尊敬的 Eric:

    非常感谢您的回答。 因此、只需确认一下、当 交流适配器处于工作状态时、此 TI BQ24133芯片不支持系统电源。 这是数据表中的任何位置指定的还是任何其他内容指定的? 我们真的希望能够在系统插入和充电时使用它。

    此外、我们还想了解为什么此充电芯片不能与插入的适配器配合使用。  这只是建议不要以这种方式使用此充电器、还是绝对不支持此功能?  当我们将开发板与系统一起使用时、我们可以在适配器仍处于运行状态时打开系统并进行充电、而开发板上的芯片不会发生故障。

    谢谢!
    -Cate

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    Cate、

    我们没有听到您的反馈。 我们假设您能够解决该问题。 如果不是、只需在下面发布回复或在该线程由于超时而锁定时创建新线程。

    谢谢、

    宁。
    如果此帖子回答了您的问题、请单击"此问题已解决"按钮。
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    此问题未解决。  如上所述、充电器将选择适配器或电池作为电源。  由于适配器和电池处于不同的电压电平、因此不能同时对它们进行补充。  因此、当负载高于适配器额定值时、电源路径功能对于支持2-30A 负载不有用。  我们建议将 BQ24133用作不带电源路径的电池充电器、这样系统/电机就可以关闭电池。  您可以尝试的第一步是断开适配器到当前板上系统的路径。  

    如果上述方案正常工作、并且控制板等其他电路不需要电源路径、则可以将所有系统负载和控制移至电池并节省 Q3。  Q1和 RAC 也可能被删除。

    谢谢、

    Chuchen

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    我们仍在进行这方面的工作。 感谢您的耐心!