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对TI提供的池管理解决方案框架的疑问

chengguo qian
Intellectual 530 points

Other Parts Discussed in Thread: BQ24210, TPS61222, TPS61202, BQ25504, TPS61020, TPIC74101-Q1, LM3420, LM25118

在TI提供的电池管理解决方案中关于能量收集这一块，TI提出了一下框图，但是我对这个框图有点疑问，还请各位大侠帮我解答下
 
在升压转换器这一块，300mV to >20V，框图中提出了使用TPS61202，TPS61222芯片，但是观看BQ24210的数据手册得知 

VBUS即输入电压范围为-0.3~20V,可操作范围为3.5-7.0V。


那么在0.1~18V的输入电压范围内，可以直接接入BQ24210，不需要经过升压转换器，这样子对吗？
 

  • 0
    Guru 23982 points

    你好，收集到的能量需要先进过一个boost电路升压到一定电压才能经过充电器芯片BQ24210储备到锂电池等能量储备装置。

    BQ24210给定的-0.3~20V是指芯片的耐压，可操作范围为3.5-7.0V是指芯片能够正常工作的输入电压，但注意到BQ24210是一颗降压型的充电器，所以只有其输入电压大于电池电压时才能充电，因此需要升压转换器来将采集到的能量稳定在一个比较高的电压来给BQ24210提供一个可用的输入电压。

     

  • 0 回复 Michael Yang
    Intellectual 530 points

    那请问输入电压范围在0.1~18V之内，后续电路使用BQ24210芯片，那么升压转换器该使用哪些芯片？
    期待你的回答，谢谢！！！ 

  • 0 回复 Michael Yang
    Guru 23982 points

    此外你可以看到如果不采用降压型的充电器BQ24210，那么是直接可以采用升压型的充电器BQ25504的，它是一个pfm模式的boost电路，会持续的把能量储存在锂电池等能量装置中，但其只适用于低功率的场合。对于大功率的应该采用独立的升压电路搭配降压型的充电器，详见框架图中关于BQ25504的标示。

    如果你能确保采集到的能量持续大于电池的电压，或者当采集能量低于电池电压时能放弃那部分能量，那么你可以不用升压芯片就是采集到的能量比较大时会被储备，而采集的能量很弱时就直接舍弃了。

  • 0 回复 Michael Yang
    Intellectual 530 points

    也就是说，如果输入电压时0.1~18V，直接输入到BQ24210，那么在4.2V以下的电压范围是达不到充电效果，所采集到的能量就直接舍弃了，在4.2V到7V的电压范围能是能够充电的，超过7V的电压也无法充电，是这个意思吗？

  • 0 回复 chengguo qian
    Guru 23982 points

    这个要看你的采集能量在大多数的情况下是什么样的输出电压即你提到的0.1V -18V这个电压范围内，在大多数情况下是在什么电压范围。如果大多数的情况下电压比较低，即需要升压才能达到电池电压，那么毫无疑问你选择我们框架图中的TPS61020等芯片是一个非常好的选择，因为它是一个同步的boost电路，在能量采集的应用领域里能够尽可能的减少能量损耗，实现一个很高效率的boost电路，且非常有趣的是它在输入电压高于输出电压时，还会切换P_MOSFET的工作状态，让其工作在可以线性电阻区，类似于一个LDO,因为其有一个LDO模式，所以输入电压和输出电压差和输出电流比较小的时候适用，反之因为此时LDO效率低，芯片发热也会是一个问题。

    如果在0.1-18V的范围内，大部分的情况下得到的电压都大于4.2V，那么你可以考虑直接连在BQ24210的输入端，直接舍弃0.1到接近4.2V之间的能量。如果你不想舍弃掉这部分能量，那么建议你用一个buck-boost转换器自动切换工作模式来实现比较高效率的能量转换

  • 0 回复 chengguo qian
    Guru 23982 points

    是的超过7V就过压保护了，无法充电，所以你前端的升压电压以设计成输出5V最佳，再参考我上一条回复，如果收集到的能量大多数情况下都远远大于5V，即需要降压而不是升压时，采用一个buck-boost电路能维持一个比较好的效率；此时还采用TPS61020，固然其工作在类似LDO的模式下也可以得到5V，但此时明显效率将非常低，芯片会非常烫。以上谢谢！

  • 0 回复 Michael Yang
    Intellectual 530 points

    哦哦，那请问TI公司有没有哪款推荐的Buck-Boost转换器呢？

  • 0 回复 chengguo qian
    Guru 23982 points

    你好，建议你考虑TPIC74101-Q1 这颗器件，它能够承受你项目中的输入电压，且固定输出5V，这个5V作为BQ充电芯片的输入来给单节锂电池充电是一个非常好的输入电压，可以保证充电器正常工作又有比较高的充电效率。

    以上希望能够对你有所帮助，谢谢。

  • 0 回复 Michael Yang
    Intellectual 530 points

    多节锂电池，可以吗？

  • 0 回复 chengguo qian
    Guru 23982 points

    那么你是几节电池串联的？后端的buck-boost转换器就需要重新选了，5V只适合单节电池的充电器输入。谢谢。

  • 0 回复 Michael Yang
    Intellectual 530 points

    多节电池对buck-boost转换器有影响？对于BQ充电器有影响吗？

  • 0 回复 chengguo qian
    Guru 23982 points

    BQ24210 只是针对单节电池串联的线性充电器，所以如果是多节串联的电池，那么也要换用一个支持该串联节数的充电器。一般我们主要关注串联的节数，并联的节数通常只影响设定的CC电流。

    以上谢谢！

  • 0 回复 Michael Yang
    Intellectual 530 points

    单节电池电压是3.6V，最后做好的电池包是7.2V和3.6V。请问，3.6V的电池包可以使用BQ24210吧？那7.2V的电池包需要使用什么芯片？谢谢你的回答！！！

  • 0 回复 chengguo qian
    Guru 23982 points

    你好，可以考虑LM3420来设计成1节和两节锂电池充电器，它可以用于你的两种电池包，所以采购上也会方便一点。

     

  • 0 回复 Michael Yang
    Guru 23982 points

    LM25118可以用来担当buck-boost转换器，它可以承受很宽的输入电压，输出电压幅度也很宽（单节可以设计成5V输出，双节时设定为大于7.2V以上的输出）。建议你用LM25118和LM3420来设计，这两款芯片组合既可以设计成单节的 ，也可以设计成双节的。以上谢谢！

  • 0 回复 Michael Yang
    Intellectual 530 points

    你好，请问下，如果要同时针对3.6V和7.2V的电池包，就采用LM25118和LM3420组合设计。如果只针对3.6V的电池包，可以采用TPIC74101-Q1和BQ24210组合设计吧？如果针对3.6V的电池包，两种设计都可以的话，哪种方案更好呢？
    另外，还想请教下，TI公司有升压/降压转换器，同时也有升压/降压 反向控制器，这两者有什么不同？设计时需要考虑哪些？如何进行选择？

  • 0 回复 Michael Yang
    Prodigy 20 points

    您好，我可以问您一个问题么？这个电路图有没有由于压差过大导致不能正常工作，能具体给我说一下么？我的QQ1421662517

  • 0 回复 Michael Yang
    Prodigy 20 points

    您好，我可以问您一个问题么？这个电路图有没有由于压差过大导致不能正常工作，能具体给我说一下么？我的QQ1421662517可以发邮箱

  • 0 回复 chengguo qian
    Guru 23982 points

    LM25118和LM3420可以设计成针对1节的，也可以设计成针对2节的，我建议你1节和2节的都采用这个方案，这样贵司采购以及生产方面会更加方便。

    TPIC74101-Q1和BQ24210只适合一节电池的场合。

    升压/降压 反向控制器指buck-boost/ inverting电路，它只能用来输出一个与输入电压相反的电压，在使用者看来它是能够将输入电压升高（负变正）或降低（正变负），但本身并不能自动的在正压范围内转换升压或降压模式，从开关电源的发展上，这种电路是原始的最基础的dc-dc三大拓扑结构，所以它占用了buck-boost这个称谓，更加准确的叫法应是inverting。

    这与buck-boost双模式转换器是不同的。只有buck-boost双模式转换器才能智能的在输入输出正压范围切换升压或降压模式。

    以上谢谢！

  • 0 回复 Michael Yang
    Intellectual 530 points

    Hi Michael，项目需求风力发电机的参数为：额定电压：0.1~18V，额定电流为0.01~0.3A。
    你推荐的    LM25118配合LM3420设计，电流会不会有点小？这里电流大小对于系统有什么影响吗？

  • 0 回复 chengguo qian
    Guru 23982 points

    这个主要影响到效率，如果持续工作在PWM方式的DCM模式，效率比较低，如果轻载时能够切换到PFM方式则效率会有显著提高。

  • 0 回复 jordan james
    Guru 23982 points

    对于buck电路，如果输入输出压差非常大，那么意味这CCM模式下duty cycle非常小，简单按照D=Vout/Vin来评估，计算当前的占空比，然后乘以1/fsw，那么我们知道每一个占空比周期内的on时间，然后看看在这个时间内上管是否能够正常的打开，看看芯片是否有最小ON脉冲时间限制，如果满足，再看外部mosfet的Vg-s建立过程，评估其达到驱动门限所需要的时间，设计者需要保留适当的俗量来保证每个PWM周期能够打开上管的MOSFET。谢谢！