ZHCUB47 june 2023 BQ24072 , LMR36520 , TLV62568 , TPS2116
2.2.5 電池管理
在 TIDA-010932 中，電池充電和電池路徑管理由 bq24072 執(zhí)行。bq24072 提供了一個(gè)低成本系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過(guò)其電源路徑功能，具備獨(dú)立的電池充電和負(fù)載路徑，而無(wú)需任何外部 FET。該器件可通過(guò)專(zhuān)用引腳監(jiān)控電池溫度，提供符合 USB 標(biāo)準(zhǔn)的浪涌電流和電流限制，并提供 PGOOD 和充電信號(hào)。
bq24072 是單電源輸入器件，由于成本原因，該設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)選擇了該器件來(lái)替代雙輸入器件。節(jié) 2.2.4 中詳述的 bq24072 和 ORing 提供的功能與完全集成的雙輸入器件相同，但成本更低。TIDA-010932 的設(shè)計(jì)考慮到了終端產(chǎn)品可能具有不同的要求，以及簡(jiǎn)化系統(tǒng)變更以適合單個(gè)系統(tǒng)的必要性。如果終端產(chǎn)品不使用 USB（或常規(guī)輔助電源），就不必使用 ORing 解決方案和第 2.2.2 節(jié)中詳述的 USB 相關(guān)組件。此時(shí)使用 bq24072 單輸入電源可實(shí)現(xiàn)成本更低的設(shè)計(jì)。在這種情況下，對(duì)應(yīng)用使用雙輸入電池管理 IC 屬于過(guò)度設(shè)計(jì)，會(huì)引起不必要的成本投入或重大的設(shè)計(jì)變更。出于這些原因，bq24072 成為理想的低成本設(shè)計(jì)。
bq24072 具有電源路徑功能，允許電池作為主電源的補(bǔ)充，滿(mǎn)足高負(fù)載需求。此功能支持使用更小的主電源，從而進(jìn)一步降低成本。
圖 2-9 顯示了為 TIDA-010932 選擇的設(shè)置和元件。bq24072 的最低推薦輸入電壓為 4.35V，VOVP 為 6.6V，最大絕對(duì)輸入電壓為 28V。該器件可將電池充電至 4.2V (VBAT(REG))。輸出被調(diào)整為 200mV 且電壓高于 VBAT(REG)。
圖 2-9 BQ24072 電路設(shè)計(jì)中選擇了一個(gè)較小的輸入電容器 (C7)，因?yàn)?USB 2.0 規(guī)范要求電容低于 10μF，以便實(shí)現(xiàn)硬啟動(dòng)。
bq24072 數(shù)據(jù)表建議的輸入電容范圍為 1μF 至 10μF。根據(jù)數(shù)據(jù)表建議，該設(shè)計(jì)選擇了 4.7μF 的電池輸入電容器 (C10)。4.7μF 的輸出電容器 (C15) 是數(shù)據(jù)表中建議的最低值。
為符合 USB 2.0 規(guī)范，必須將輸入電流限制在 500mA。bq24072 的 EN1、EN2 和 ILIM 引腳可實(shí)現(xiàn)可編程電流限制。根據(jù)數(shù)據(jù)表，EN1 設(shè)為“高”，EN2 設(shè)為“低”，以便對(duì) 500mA 電流限制進(jìn)行編程。ILIM 不得保留為浮動(dòng)，因?yàn)檫@樣做會(huì)禁用充電，因此將 ILIM 設(shè)為提供比 EN1 和 EN2 引腳更高的電流限制 (536mA)，這樣可以使 EN1 和 EN2 電流限制成為優(yōu)先的且更保守的限制。方程式 14 顯示了 TIDA-010932 中對(duì) R13 使用的計(jì)算公式。
R14 連接到 ISET 引腳，可決定電池的快速充電電流水平 (IO(CHG))，如圖 2-9 所示。本參考設(shè)計(jì)中 R14 的計(jì)算公式如方程式 15 所示。但是，必須根據(jù)最終產(chǎn)品中使用的電池規(guī)范選擇快速充電電流。
凈 TS 用于監(jiān)測(cè)具有內(nèi)置熱敏電阻的電池包的電池溫度。如果使用 TS，則不得填充 R15。如果讓 TS 保持浮動(dòng)且不使用溫度檢測(cè)，請(qǐng)使用 R15。10k 的值符合數(shù)據(jù)表中的建議。
引腳 TD 連接到 GND 以啟用充電器端接，并可選擇移除接地路徑并改為連接到 PWRIn。引腳 CE 連接到 DIP 開(kāi)關(guān)。用戶(hù)可用該開(kāi)關(guān)確定電池充電是否處于活動(dòng)狀態(tài)。PGOOD 會(huì)在檢測(cè)到有效輸入電源時(shí)被拉到 BMOut，并且在輸入電源不在指定的限制范圍內(nèi)時(shí)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。PGOOD 可灌入的最大電流是 15mA，因此必須相應(yīng)地選擇 R28 來(lái)確保 PGOOD 的灌電流不超過(guò) 15mA。TIDA-010932 在引腳 PGOOD 上使用 LED 指示燈 (D7)。
當(dāng)電池充電時(shí)，引腳 CHG 被拉至 BMOUT，而在充電完成后或禁用充電器時(shí)，它處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。選擇的 R26 必須能夠確保 CHG 的灌電流不超過(guò) 15mA。TIDA-010932 在充電引腳上使用 LED 指示燈 (D3)。