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[参考译文] BQ2057T:了解2S 锂充电的应用和安全性

Guru**** 2484615 points
Other Parts Discussed in Thread: 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/698827/bq2057t-understanding-application-and-safety-for-2s-lithium-charging

器件型号:BQ2057T
主题中讨论的其他器件: BQ24133BQ2057

大家好、

我正在研发一款包含锂离子电池组的产品-我正在尝试了解安全充电的最佳方法、同时仍能使用该器件。

首先、我将介绍产品的功能部分、以便您更好地了解应用、然后我们将介绍它与 BQ2057T 的关系

________________________________________________________________

该产品可分为3个主要功能块:壁式充电器、电池和负载本身。  

电池:

如前所述、电池是一个包含电池管理电路的2S4P 电池组(通常由电池组组装公司提供过压和短路保护)。 它将充电至8.2V (可能为8.4、但我们的目标是通过周期延长8.2电池的寿命)、最大充电电流为1.7A。  

8.2V 最大电压

1.7A 充电电流

8500 mAh 容量

2S4P 配置

 


负载:

我们这里的负载是一个加热元件及其控制电路、涉及微控制器、LCD 屏幕和一些传感器。  

通过小型线性稳压器(LD1117S50CTR)为控制电路提供干净的5V 电压。 控制电路的电流消耗为200mA。  

当控制电路打开加热元件时、只需激活小型机电继电器即可。 加热元件 最初消耗的电流高达5A、但在30秒内稳定至标称值3.5A、最终衰减至2.9A (这是一个热电模块、因此电流消耗不断变化)。 加热元件直接连接到电池电压、而无需通过任何稳压器。  

功耗:200mA 待机电流、5A 峰值电流、3.5A 标称电流。

持续时间:通常直至电池电量耗尽

壁式充电器

尚未选择该器件的规格、因为它们取决于锂离子充电 IC 的性质。 我正在想象一个标准交流/直流壁式插头、它端接在直流桶形插孔中。 它的最大电流和标称电压是我需要您帮助决定的。  

 

 

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这里的目标是安全地为电池充电、但也能够在电池充电时使用该器件。 充电时、负载应直接从壁式插头供电、而不是通过充电电池供电。

目前、我 将原型电池从 器件上拆下、并将其连接到台式直流电源、将其设置为8.2V、最大电流输出为1.7A、从而为原型电池充电。 这会导致 CC 充电、直至达到8.2V、然后是 CV 充电、直至我手动关闭充电器。 这在紧急情况下有效、但显然不适用于消费类产品。

此外、由于负载的标称电流消耗为3.5A、并且电池充电时的输入电流不应超过1.7A、因此我不能使用简单限制为8.2V 和1.7A 的壁式插头(模拟我的直流电源)。 此外、充电的最后 CV 部分对于电池而言并不健康、除非在电流足够低时切断、否则消费者在夜间充电设备时自然不会这样做。

显而易见的答案是锂离子充电 IC、如 BQ2057T。

但是、我需要帮助选择合适的外部组件、以使该芯片按我希望的方式工作。  

我查看 了 Microchip MCP73844-8.2 IC、并在寻找与该 Microchip 组件等效的 TI 产品时找到了该 BQ2057T。

我的背景是机械学、而不是电子学、虽然我自己构建了微控制器的电路、但我在处理锂充电时需要格外小心、这就是我向大家介绍的原因。  

我已经阅读了规格表。 图4描述了一个非常类似于我所需的应用。  

如果我的任何问题都很明显,我很抱歉--我还在学习更多关于电子产品的知识。

配置和选择组件以构建1.7A 充电器时需要帮助。

如何选择 Rsns?  我看到公式(2)描述了一个简单的欧姆定律语句、但我只知道 IO=1.7A。 VSNS 是什么意思?  它是否由芯片本身保持恒定? 我看到规格表上的表中显示了一系列值。 我是否打算选择一个 Rsns、使 VSNS 在这些值内?  

低侧感应还是高侧感应? 我看到 Rsns 可以通过两种方式进行配置。 对于该应用、哪种方法最适合? 优点和缺点?

我可以禁用或旁路温度感测吗?  我们之所以选择1.7A 作为电池的充电限制、部分原因是我们的用例不需要快速充电、因此我们可以避免担心电池的温度。 我之前提到的 Microchip 组件允许通过设置特定的分压器来禁用温度传感器、该芯片是否有类似的技术?

PACK(-)连接到什么?  在图中、我看到 PACK-(电池的负极端子)有两个连接。 一个进入接地、但另一个进入变量电阻器的符号、通过 TEMP、但随后只需通过 Rt1并短路回 Vcc? 我缺少什么吗? 该可变电阻器的作用是什么?为什么 PACK-通过 Rt1与 VCC 短接?

为什么 DC+通过 R4和 LED 直接连接到 STAT 引脚? 这是否会使图右侧的 LED 始终亮起? 该连接的点是什么、因此 R4是什么?

R2用作 CC 的上拉电阻、对吧?  据我了解、如果 Q1是 P 沟道 MOSFET、则当其栅极为高电平时它打开(不导通)、当栅极被拉至低电平时它关闭、这是正确的吗? 这意味着引脚 CC 通过低电平触发充电、对吧?

R5的作用是什么? 它与状态 LED 并联。 有必要吗? R3是合理的、因为它可以与 LED 配合使用、但 R5有什么作用?

我的 DC+电压应该是多少? 由于存在二极管 D1和 MOSFET Q1、我想象到在我达到 BATTER+时、压降相当大。 IC 本身利用 VBAT 的反馈调节引脚 CC、以确保电池电压保持在8.2V。 我应该为该系统提供什么? 12V?  

如何在充电时将电池与负载隔离? 我需要的行为是、如果将插头插入器件、则电池和负载之间不应存在连接。 我想使用 DC+触发一个两位置继电器、将负载的 Vin 从电池(连接到继电器的常闭引脚)切换到充电器本身(因此 DC+连接到继电器上的常开引脚)。 这会导致充电电路出现任何问题吗? 您将如何完成此任务?

如何选择 Q1?  考虑到我的电池输入、我需要考虑什么? 根据我的规格、您是否会使用特定的 MOSFET?

我非常感谢您的帮助、只需确保我安全地使用此应用程序即可。

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    您好、Uzair、

    为了处理此电流水平、通常使用开关模式充电器。
    请看一下 bq24133。 它具有直接连接到系统路径的 VBUS、因此您可以在3A 电流下享受无开关高效率。 根据您的应用电压和电流额定值、在输入侧选择 FET (反向阻断和 OVP FET)。
    此充电器通过电源路径(BATFET)单独处理您的系统负载电流和电池充电电流。 您可以使用外部电阻器设置输入电流和充电电流调节点。

    谢谢、
    将会
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    [引用用户="will Zhou "]


    为了处理此电流水平、通常使用开关模式充电器。
    请看 一下 bq24133。 它具有直接连接到系统路径的 VBUS、因此您可以在3A 电流下享受无开关高效率。

    [/报价]

    感谢您的建议、但在1.7A 充电电流下、我仍然符合我最初发布的 BQ2057T 规范、因为它列出的最大电流为2A。 负载本身的标称电流为3.5A、但这些3.5A 不应来自充电电路-相反、我将使用来自充电电路的信号创建一条直接从墙壁到负载的并联通道、并完全绕过电池、在充电时保持隔离。 因此、充电电路在任何情况下都只能达到1.7A 的最大值。 那么、是否真的需要开关模式?

    您建议的 BQ24133应用电路似乎比 BQ2057T 复杂得多、这是我担心您建议的器件的主要原因。 我所描述的应用是否需要其他功能? 尤其是在我仍低于原芯片最大电流的情况下。  

    我不太关心能效。 毕竟、充电的能源将来自墙壁插座、我没有理由在该应用中最大限度地减少浪费的能源(来自墙壁)。 成本是一个主要问题、因为这将进入大规模生产的消费产品。 PCB 布局简单性和组件成本是我的关键点。  

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    Uzair、

    充电器的效率会影响热耗散。 bq2057是一款线性充电器。 您可以将其想象为 LDO。 热损耗取决于输入和输出电压与充电电流之间的差异。 耗散的功率大致等于(Vin-Vbat)*电流。 如果您具有高输入电压并在电池处于低电压时为其充电、这一点可能很重要。 如果您可以散热、并且希望使用外部电路(保护 FET 以及电流和电压限制控制)实现旁路电源路径、则 bq2057可以正常工作。  

    bq24133可控制充电和系统电源、因此您只需放入输入保护 FET 即可。  

    谢谢、

    将会