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[参考译文] BQ25750EVM:如果 VSYS 存在额外负载、则充电器和 BATFET 不工作

Guru**** 1135610 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ25756, BQ25750, BQ25750EVM, BQSTUDIO
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/1345172/bq25750evm-charger-and-batfet-not-working-if-additional-load-is-present-to-vsys

器件型号:BQ25750EVM
主题中讨论的其他器件:BQ25750、BQ25756、 BQSTUDIO

大家好、TI 团队、

背景:

我们需要将 BQ25750用作4S1P 或5S1P 锂离子电池充电器。 此外、我们需要使用电源路径功能。 特别是、我们需要能够在正常电池使用(BATFET)和自动反向模式之间切换。
我们决定购买 BQ25750EVM 电路板。 由于到7月为止器件一直处于缺货状态、因此我们购买了 BQ25756板并更改了所有相关元件:

BQ25756更改为  BQ25750RRVR (BQ25750EVM = BQ25750RRVT )

在 VSYS 连接:
C77、1µF 已组装。
C63,100nF 已组装。
C151、1nF 已组装。

在引脚32上、SYS:
C200,100nF 已组装。
R100、组装0欧姆。
R101、移除0欧姆。

在 FET 上对于 VIN:
组装0欧姆的 R12。
D1、BZX84C15LT3G 已组装。
Q5和 Q6、AONS66917已组装。

R1000和 R1001、移除0欧姆。

在 BAT_FET 上:
Q7和 Q8、AONS66917已组装。
组装0欧姆的 R9。
R1004和 R1005、移除了0 Ω。

J2 (VSYS)已组装。

此外、由于电流范围非常高、我们将分流器 R2和 R24都更改为20mR (知道 bqStudio 1.3.124中给出的值 已经相应地改变)。
文件= Charger_1_00-bq25750.bqz

问题(在测试21V 电源、4S1P 电池、Icharge = 0.5A、可选:在 VSYS 处加载15R):
如果(阻性)负载连接到 VSYS (我们假设这是使用电源路径的预期输出、也请参阅下面的内容)、则在充电/放电之间切换时自动反向工作、 但是、在自动反向关闭(即 BATFET 开启)充电和放电均不会工作的情况下、IC 会定期下降回路、尝试切换 BATFET。 在没有任何负载的情况下、BATFET 模式有效。 开关后连接负载也可以正常工作。

我们已仔细检查修改并更改了 BATFET。 该行为仍然存在。 更改为"理想二极管"模式也会提供相同的结果。 对于处理电流限制也是如此。 短接分流器无效。

在监控 BATFET 驱动信号时、可以看到若干个短脉冲、在无负载的情况下(我们觉得需要很长时间)大约在40ms 内增加 VSYS。 如果在充电/放电之间切换时连接了负载、则会再次出现脉冲、但没有完全激活 VSYS。
还有奇怪的是、在尝试充电时、状态输出会定期"电源不正常"。 IC 看起来像是在内部复位的。 但是、寄存器内容仍然存在。

BATFET 模式下会出现什么操作错误?

 有关数据表的问题:

除了驱动电压和电流外,BATFET 或 ACFET 驱动信号的数据表中没有太多信息。 因此、我们不知道栅极驱动脉冲是否正常。
此外、 我们 对图9.13和9.14"反向模式随负载上电和断电"感到困惑。  CH2标有 VAC、VAC 来、进入示意图。 但在本例中 ACFET 处于关闭状态、数据表:

"8.3.6反向模式电源方向
该器件支持降压/升压反向电源方向、可在适配器不存在时将电池电力输送到系统。 在这种运行模式下、ACFET 和 BATFET 都保持关闭。 ..."

那么、如何在 VAC 处产生输出电压呢? 反向模式输入电流调节(IAC_REV)是什么理念?

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    您好、Guenter、

    我只是想确保我正确理解您的问题、然后再继续处理。

    因此、假设连接了电阻负载并且开启了自动反向并且没有 Vin、那么没有问题。

    如果自动反向关闭(这应该是默认设置)且没有 Vin,BATFET 不起作用? 同样的条件,但如果没有负载,BATFET 工作正常,如果负载连接后系统已经工作,它也工作正常?

    与数据表相关、ACFET 和 BATFET 实际上都已关闭。 两个图表中都有一个拼写错误。 标有 VAC 的标签实际上是 VSYS。 感谢您指出错误。

    就 IAC_REV 而言、反向模式还通过 RAC_SNS 电阻器提供输出电流调节。 这个参数由 IAC_REV 寄存器位控制。

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    请参阅下面的无负载的电源路径传输波形。

    请参阅下文中有关0.5A 负载的内容。

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    我还想到了一点、那就是您是否刚刚关闭了自动反向功能或是否也关闭了 EN_REV、因为虽然自动反向功能处于关闭状态、但 EN_REV 也必须关闭、这可能就是此处的问题。

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    如果我根本不使用 I²C、问题也会持续存在:

    -负载连接到 VSYS,无其他情况(无 VAC)
    -将电池连接到 VBAT (J3)

    =>无 VSYS

    相关测量:

    Ch1 =电流检测电池
    通道4 = VSYS
    M = BAT_DRV - BAT_SRC = VGS BATFET

      
    无负载(第一个电流脉冲来自 VBAT 上的充电电容器)                   带有负载

    由于没有充电处于活动状态、VREGN 保持0V

    BATFET 是 AONS66917 (与 EVM 原理图类似)。 在我看来、BATFET 的 VGS 不够高、无法达到低 Rdson (栅极阈值电压= 1.7V 至2.8V)
    出于同样的原因、"空载"电压上升得相当缓慢。  

    VGS 驱动信号是否符合预期?

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    您能否确认 EN_AUTO_REV 和 EN_REV 均已关闭?

    我们建议对 ACFET 和 BATFET 使用 AONS6276。

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    是、EN_AUTO_REV 和 EN_REV 都为0 (读回。
    你的意思是 AON6276 (我没有找到 AONS6276)? 此 FET 具有更多的 Ciss。

    我做了一些测试。 移除 R9断开 BATFET (缩短 GS)。 在 BAT_DRV 和 BAT_SRC 之间添加15nF 电容器时、我可以看到栅极驱动能力。 显然、没有问题。 电容器以一些100 µs 压摆率快速充电(与上部测量值相比、内部电荷泵似乎使用更高的频率)。
    那么、什么是降低 VGS 的责任呢? R9开路且 C36短接时、我从外部电源临时向 VSYS 施加了一个12V 电压。 如果电压升高、VGS 会立即降低:


    看起来 VSYS 内部有一个压摆率/电压监控。

    BATFET 再次激活的另一个测试:电池分流器 R24短路=>电流脉冲变高、但 问题 仍然存在。
    然后我 将 R9更改为4k7 =>无效果(与驱动信号相比、时间常数仍然非常快)。 但在短接电池分流器时、第一个脉冲足以使 VSYS 保持开启。

    但是、在干扰 BATFET 电路后、在充电/放电之间切换时会出现较强的电压骤降...  

    这告诉我:电流电平和压摆率都 可能对行为负责。 但是、由于 VSYS 电压较低、压摆率或电压似乎不是上方图片中的主要因素。

    我觉得 VSYS 上的电容器负责产生高电流以及 FET 立即产生低阻抗。 处理这种情况的理念是什么?

    您的电路板是否有其他行为?

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    是的、我是指 AON6276、我们推荐使用它、因为它具有高 SOA 能力、这使其成为 ACFET 和 BATFET 的理想选择。 在我看来、BATFET 在大多数情况下都可以工作、但在1种情况下无法工作、这一点很奇怪。 我从未见过这件事,也未能重复这件事。 我将尝试复制您的状况或运行更多测试并与您分享我的发现。 同时、您能否也检查 ACFET 的这种行为、并让我知道 ACFET 是否也会出现此问题或类似问题。

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    ACFET 似乎可以工作。 但是、对于负载、我只能在自动反向模式下进行测试、因为在充电器上使用 BATFET 模式时无法启动、因为上面提到的奇怪环路会阻止这种情况(尽管 VAC 没问题、但闪烁 PG LED、尝试启动 BATFET、移除负载可让充电器启动)。

    示意图 BATFET 空载、BATFET 模式:

    硬件。 ACUV = 13.6V、VAC_DPM = 13V、VAC = 19V

    Ch1 =电池电流(负=充电)
    通道4 = VSYS
    M =、VGS、BATFET

    无负载:

      
    放电=>充电                                 充电=>放电

    图 ACFET、自动反向模式:

    硬件。 ACUV = 13.6V、VAC_DPM = 13V、VSYS_REV = 15V、VAC = 19V

    Ch1 = 电池电流(负=充电)
    通道4 = VSYS
    Ch2 = ACDRV

    无负载:

      
    放电=>充电                                 充电=>放电

    负载:

      

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    我将尝试重现情况、即如果在 Vin 存在后 Vin 断开连接时已经有负载、BATFET 应开启、但事实并非如您所说。 在我和大家分享的电流分析中、0.5A 负载没有问题。

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    目标负载高达3A。

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    我将尝试、直至达到5A 负载、然后告知您。

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    请查看随附的波形。 它在 VAC = 19V、VOUT = 12V、3A 负载电流下按预期工作

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     您好,乌察夫·古普塔,我代表 Günter 布鲁克曼在他的假期。 我构建了电路并进行了以下测量:

    立即注册。 只需阅读、无更改。


     即使在有负载的情况下接通电源、VSYS 也保持为0V、IOUT 保持为0A。

    如果事先断开负载并接通 VIN、则在接通时会出现以下图片:

    VSYS 从14.8V (大约 VBAT)增加到19V。 IBAT 从0更改为377mA。 IIN =的339mA。

    当负载打开时、IIN 增加到1、44A。IBAT 略微增加到384mA。


     如果在负载条件下关闭工作电压、则 VSYS 将降至0V、而 IOUT 降至0A。

    如果移除负载、VSYS 会再次增加到19V、并且在377mA 上继续充电。

    如果 EN_AUTO_REV 已激活且看门狗已停用、且负载工作电压已关闭、则会显示下图:


     VIN 下降、VSYS 从19V 下降至5V。 电池中加载了113 mA。

     

    如果将 VSYS_REV 设置为19V、则会产生下图:


     VIN 下降时、VSYS 保持在大约19V。 电池加载1.6A。 Iout 变为负值、因为在此模式下电池承受应力。

    在您的设置中、电路是否以反向模式运行?

     

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    尊敬的 Thomas:

    电路未在反向模式下运行。 在您开始充电/切换之前、必须始终禁用看门狗计时器。 无论正向或反向模式如何、这都是第一步。 让我向您解释一下我的测试过程、我通过它获得了我的最新图形。

    将直流电源连接到 Vin。 将直流负载连接到 SYS。 将电池仿真器连接到 Vout、打开并提供所需的电压。 读取寄存器、禁用看门狗计时器。 设置所需的 ICHG。 然后使用所需的电压打开至 Vin 的直流电源。 器件状态应显示为 CHARGING EX. 快速充电。 器件状态应为 ACFET ON BATFET OFF。 然后以3A 的恒定电流(或所需的任何电流)开启直流负载。  直流电源上的总输入功率应与总输出功率相同。 将范围设置为单一捕获并在 Vin 下降沿触发。 然后关闭 VAC。 BATFET 应平稳导通、VSYS 应从 Vin 电平更改为 Vout 电平、并且 Iout 应在电池提供负载时保持相同。

    如果您遵循了相同的步骤、请告诉我。 如果没有、请尝试此过程、并将您看到的结果发送给我。 无需反向模式。

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    你好,乌察夫

    不幸的是、它的运行方式类似"如果在负载下关闭工作电压、VSYS 将降至0V、而 IOUT 降至0A。" 所介绍的步骤时、也会看到类似的效果。

    如讨论开始时所述、遗憾的是、我们不得不转换 BQ25756 EVAL 板作为 BQ25750板使用、因为目前没有其他 EVAL 板可用。

    两种电路板型号之间是否仍存在未记录的差异?

    我刚刚收到一条消息、即正确的 EVAL 板现已再次推出。 我们现在将订购正确的评估板并重复实验。 然后我将报告结果。

    谢谢!

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    尊敬的 Thomas:

    我们将对 IC 进行一些小改动、以实现更好的电源路径传输。 这些更改现在处于试验阶段、而不是最终阶段。 我发送给你的图表是在做出这些更改后获得的。,也许这就是为什么你仍然看到失败。

    很遗憾、此 EVM 几天没有库存、但现在重新供货。 请向我发送最新 EVM 的结果。 我还将尝试届时完成实验位更改、然后希望我们可以结束这个问题。

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    你好,乌察夫

    很遗憾、新电路板的行为也不符合预期。 一旦您在连接负载时关闭 VIN、VSYS 就会降至零。 在连接负载的情况下接通 VIN 后、PG 的 LED 仅短暂闪烁。 如果在将电源从 VIN 更改为电池电源后切换负载、则电路板正常工作。 通过 VIN、设定电流被传送到电池并且负载正常供电。 如果随后在电池运行时接通负载、则按预期从电池馈电负载。 即使我将用于电流和电压限制的跳线保留为交付时的状态、也会得到相同的结果。 与之前所有实验一样、看门狗关闭。

    我看了一下芯片外壳。

    旧芯片说:

    BQ25750

    TI 3C8

    A05T G4

     

    新芯片说:

    BQ25750

    TI 3A8

    AF63 G4

    这是您使用的新批次吗?

    如果没有、我们从哪里可以买到较新的芯片、如何判断您订购的是正确的芯片?

    此致、Thomas

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    您好 Thomas、没有更新的 BQ25750芯片。 您拥有的数字应该可以。 自发布后未发布任何修订版本、因此不同批次的 IC 之间没有任何变化。 我在前面提到过、出现故障和未出现故障的原因是我在寄存器中使用了一些用户通常无法访问且在出厂时设置的实验设置。 我认为、一旦我们完成这些设置、这肯定会解决您的问题。 在此之前、您能否在输出端负载小于10W 的情况下尝试电源路径传输。 例如、输入电压20V 电池电压15V 负载电流0.5A。 我知道这不是您想要的条件、但我只是想确保您正在使用的电路板没有问题。 电源路径传输应在较低负载下成功进行。

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    你好,乌察夫!  我和托马斯遇到了同样的问题。

    我从 DigiKey 购买了 BQ25750IC。

    I test 输入电压48V 电池电压12S(48V)、负载电流0.5A、电源路径传输工作正常;

    I TEST 输入电压48V 电池电压12S(48V)、负载电流1.0A、电源路径传递工作失败;VSYS 和 Vac 压降。 一次又一次尝试打开 BatFet;

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    你好,乌察夫

    我逐渐增大了负载电阻的欧姆值。 该电路在330 mA 负载电流下工作。 这对应于49欧姆(14.7V / 0.3A)的负载电阻和4.41W (14.7V * 0.3A)的输出功率。 关闭时、VSYS 电压会完全下降。 无论看门狗模式是打开还是关闭、输出电压都会下降约10ms。 我甚至看到了在无负载的情况下持续出现60ms 的压降。

    打开开关时、VSYS 电压可以在没有负载的情况下从 VBAT 平稳过渡到 VAC。 大约115ms 后、电池接管、这可以通过电池电流的过冲来识别。

    情况与负载非常相似;充电电流在逻辑上会立即降至零。 大约115ms 后、也会接收来自 VAC 的电流。

    在我们的项目中、我们希望提供15W 功率。 使用大约150µF 的电容器时,理论上可以在大约15V 的电压下从电容器馈送15W 功率,持续大约1.12ms (0.5 * 150e-6AS/V*15V^2/15VA)。 由于电压不能大幅下降、因此我们必须假设接近0.1ms。 此时间是电池最迟必须接管的时间。

    此致

    托马斯

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    大家好、Thomas 和其他人(??)、

    现在、我确信可以通过更改一些客户无法访问的隐藏位来解决您发现的问题。 这些位在出厂时已设置、因此只有在您订购具有更新的修整和 OTP 设置的新 IC 时、此问题才很可能消失。 同时、我请您尝试最后一件事。 将您的 ACUV 编程到高于 VBAT 且显然低于 VAC 的电压。 例如、如果您的 VAC 为28V、VBAT 为20V、请将您的 ACUV 编程为22V。 我们的一些客户已经这样做了、并且获得了好得多的结果。 如果这有什么不同、请告诉我。

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    你好,乌察夫

    我选择了 R21 = 2.4Meg、R27 = 133K、R30 = 25.5K。 这样可得出 ACUV = 17.756V。

    RFBG = 33R、Rtop = 249K、Rbot = 25.5K (2 x 51k II)。 因此 VBAT = 16.554V。

    仅当电压大于 VAC = 20V 时、充电过程才开始。

    VSYS 中的骤降与之前一样、大约为½ μ V UBAT 大约20ms。 该电路仅在负载电流高达
    5个.330 mA。

    打开开关时、VSYS 电压在负载下仍能平稳顺畅地从 VBAT 转换到 VAC。 电池在大约15ms 后接管。

    此致

    托马斯

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    你好,乌察夫
    我注意到评估板中的引脚17 MODE 通过3k 接地。 根据数据表、该引脚应直接接地。 尝试使用较小的电阻器(120欧姆)将该引脚切换至接地会导致没有变化。 引脚的功能是什么?

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    大家好、Thomas、如果您使用比 VBAT 更高的 ACUV、结果仍然没有改善、我认为只有具有我们内部测试的新位设置的 IC 修订版才能解决此问题。

    引脚17仅是 PGND (接地引脚)。

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    你好,乌察夫

    您能告诉我具有新位设置的 IC 版本是否已经可用吗?

    如果不能、我们何时才能获得它们?

    如果是新的 IC 修订版、则必须在芯片上编写什么内容?

    组件的名称甚至不必更改、因为经销商通常不会指定组件的修订版本。 也许有办法向我们发送样品、因为我们需要尽快完成项目进度? 您能给我发送一个可以订购当前组件的链接吗?


    谢谢!

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    尊敬的 Thomas:

    很遗憾、目前我们无法提供样片时间表或修订后的 IC 将何时发布。