深入解析 bq24085/6/7/8 评估模块：从设计到测试

在便携式设备的电源管理领域，高效且安全的充电解决方案至关重要。TI 的 bq24085/6/7/8 系列充电管理芯片，凭借其高度集成的特性和丰富的功能，成为了众多工程师的首选。今天，我们就来详细探讨一下 bq24085/6/7/8 评估模块（EVM），从其背景、性能规格到测试流程，为大家呈现一个全面的技术解析。

文件下载：BQ24085EVM.pdf

1. 模块背景与概述

1.1 芯片系列特性

bq24085/6/7/8 系列是高度集成的 Li - Ion 和 Li - polymer 线性充电器，专门针对空间受限的便携式应用而设计。它不仅提供了多种安全特性和功能选项，还能在小封装内实现完整的充电系统。电池充电分为三个阶段：预处理、恒流（或热调节电流）和恒压，充电终止基于最小电流。内部可编程充电定时器为充电终止提供了备份安全功能，并在热调节阶段动态调整。此外，如果电池电压低于内部阈值，芯片会自动重新开始充电；当外部输入电源移除时，进入睡眠模式。

1.2 评估模块作用

该评估模块为评估使用 bq24085/6/7/8 产品系列的便携式应用充电管理解决方案的性能提供了便捷方法。充电器设计用于使用直流电源为单节 Li - Ion 或 Li - polymer 应用提供高达 750 mA 的连续充电电流。

2. 性能规格总结

2.1 主要规格参数

规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入直流电压 (V_{I(DC)})		(V_{REG} + 0.5)	5	12 (1)	伏特
电池充电电流 (I_{O(CHG)})				1 (1)	安培
功率耗散	((V{(DC +)} – V{(BAT +)} ) × I_{(CHG)})			1.5	瓦特

注：(1) 该 IC 最大推荐输入电压为 16.5 V，具有过压保护（OVP）输入电路，超过阈值会禁用充电电路。大多数 IC 选择设置为 6.5 V，但有些设置高达 12 V。正常操作时，建议 IC 设计和运行低于 125°C 的热调节结温。

3. 测试流程

3.1 输入/输出和跳线连接

bq24085/6/7/8 EVM 板需要一个 5 - VDC、1 - A 的电源来提供输入功率，以及一个单节 Li - ion 或 Li - polymer 电池组。测试设置连接和跳线设置选择是为独立评估配置的，但也可以更改以与外部硬件（如微控制器）接口。具体连接如下：	插孔	连接到
J1 - DC +	电源正极，预设为 5 VDC，1 - A 电流限制
J1 - DC–	电源地
J2 - BAT +	电池组正极
J2 - BAT–	电池组负极
J2 - TS	NC
J2 - BAT–	NC
J3 - STAT1	如果 J4 - EXT 跳线连接，则连接到外部硬件（出厂未跳线）
J3 - STAT2	如果 J5 - EXT 跳线连接，则连接到外部硬件（出厂未跳线）
J3 - DC–	J3 信号返回
J3 - PG	如果 J6 - EXT 跳线连接，则连接到外部硬件（出厂未跳线）
JMP1（跳线）	LED 连接
JMP2（跳线）	LED 连接
JMP3（跳线）	LED 连接（bq24085、bq24086 和 bq24088）。CE - 无跳线默认低 - 充电使能，有跳线 - 充电禁用
JMP4（跳线）	安装跳线时启用 TMR

3.2 使用单节 Li - ion 电池的测试程序

1. 准备工作：按照上述连接表设置评估板，进行必要的 I/O 连接和跳线选择。测试前，务必验证最大 IC 功率耗散 (P_{(MAX)} = 1.5 W) 不被超过。
2. 开启电源：开启预设为 5 VDC、1 A 电流限制的电源。
3. 预处理模式：如果电池低于 (V{(LOWV)}) 阈值，bq24085/6/7/8 进入预处理模式，以低电流（通常 (I{O(CHG)} / 10 = 40 mA)）对电池进行预充电，直到电池电压达到 (V_{(LOW)}) 阈值或预充电定时器到期。如果定时器到期，充电电流终止，芯片进入故障模式，两个 LED 熄灭。切换输入电源或更换电池可重置故障模式。
4. 快速充电模式：一旦电池电压高于 (V_{(LOWV)}) 阈值，电池进入快速充电模式，该 EVM 编程为 0.4 A 的快速充电电流。
5. 恒压充电：当电池达到电压调节（4.2 V）时，电流逐渐减小，直到电池达到满容量。
6. 充电终止：电池保持在快速充电模式，直到充电定时器到期或达到充电终止电流阈值。充电终止后，移除 J7（TMR 跳线），使 IC 进入 LDO 模式，充电器应开启并调节至 4.2 V；如果电池电压低于 4.2 V，则进入恒流模式。更换跳线可使 IC 正常终止充电。
7. 重新充电：如果电池放电到重新充电阈值，充电器开始快速充电。

3.3 无电池的替代测试程序

由于电池检测电路的存在，不使用电池（仅使用电阻）测试不同充电阶段较为困难。替代测试程序包括：

• 四象限电源：能够吸收电流的源表可以轻松调整以测试每个模式。
• 大电容：在输出端并联一个 1 mF 电容和一个 20 kΩ 电阻，在示波器上短暂观察每个模式，通过刷新阈值观察电源启动以及电压调节和快速充电之间的循环。
• 动态负载板：电路根据显示的部件及其固有阈值进行调整。由于有源电池检测电路、刷新功能、预充电和快速充电电流水平的影响，测试程序的顺序很重要。如果更改程序，可能会得到不同的结果，但不会造成损坏。

3.4 所需设备

• 电源：电流限制为 1 A ± 0.1 A 的 5 - V 实验室电源。
• 两个 Fluke 75 数字万用表（或等效或更好的设备）。
• 示波器：TDS220 或更好。
• 负载测试板（如图 1 所示）。

3.5 测试设备设置

1. 将负载板连接到 BAT + 和 BAT - 端子，将 SW1 至 SW4 设置为 ON 位置。
2. 将电压表连接到 BAT + /BAT - 输出，以监测输出电压范围（0 至 5 V）。
3. 将实验室电源设置为 5.1 V ± 0.1 VDC 和 1.0 ± 0.1 A 电流限制。
4. 关闭电源。
5. 将电源连接到电流表和 J1，注意极性（如果内部源电流表精度为 5% 或更好，可使用内部源电流表）。

3.6 测试程序

1. 确保所有测试设备设置步骤都已执行，开关应处于 ON 位置，电源设置为 5.1 V ± 0.1 VDC。根据不同型号（bq24085 和 bq24086、bq24087）放置跳线。
2. 开启电源。
3. 验证输出电压 BAT + 充电到 2.5 V 至 2.9 V 之间，红色 STAT1 LED（D1）和绿色 STAT2 LED 亮起。
4. 验证 bq24085 - 001 和 bq24086 - 002 的绿色 PG LED（D3）亮起。
5. 对于 bq24085 和 bq24087，验证 J2 - 2 相对于地的电压小于 0.3 伏。
6. 对于 bq24085，将输入电压 J1 - 1（+5 V）施加到 J2 - 2，验证充电停止（(I{lin}) 或 (I{bat} < 30 mA)），然后从 J2 - 2 移除 5 V。
7. 对于 bq24087，将输入电压 J1 - 1（+5 V）施加到 J2 - 2，验证充电继续，然后从 J2 - 2 移除 5 V。
8. 对于 bq24087，在 JMP3 的引脚 1 和 2 之间施加分流器，验证充电停止（(I{lin}) 或 (I{bat} < 30 mA)），STAT1（D1）和 STAT2（D2）LED 熄灭。移除 JMP3 分流器并仅放置在一个引脚上。
9. 对于 bq24086，验证 J2 - 2 相对于地的电压在 2 V 至 3 V 之间。
10. 将输入电压调整到 7.0 ± 0.1 V，验证 bq24085、bq24086 和 bq24087 充电停止（(I{lin}) 或 (I{bat} < 30 mA)），bq24088 继续充电（无变化）。注意：bq24088 充电电流可能因热截止而循环开启和关闭，这是正常现象。
11. 打开并关闭 SW2 开关，验证绿色 LED STAT2（D2）熄灭。
12. 验证输出电压 BAT + 稳定在 3.1 V 至 3.9 V 之间。
13. 验证输入电流在 0.3 A 至 0.55 A 之间。
14. 打开 SW3 开关。
15. 验证输入电流在 100 mA 至 150 mA 之间。
16. 验证输出电压 BAT + 在 4.15 VDC 至 4.25 VDC 之间。
17. 打开 SW2 开关。
18. 使用示波器（250 ms/div，1 V/div）验证输出 BAT + 在最大值 4.5 V 和最小值 3 V 之间充电和放电（典型范围为 3.6 至 4.3），周期在 550 ms 至 850 ms 之间。
19. 验证 LED 在红色（D1）和绿色（D2，主要为绿色）之间闪烁。
20. 对于 bq24085 和 bq24086，移除分流器 JMP4，验证 BAT + 在 4.15 VDC 至 4.25 VDC 之间，红色 LED（D1）亮起。
21. 对于 bq24085 和 bq24086，安装 JMP4 分流器。
22. 关闭 SW2 和 SW3 开关，所有开关应关闭。
23. 关闭电源。

4. 其他重要信息

4.1 原理图与物理布局

文档提供了 EVM 的原理图（图 2），以及板布局和装配图，包括顶层（图 3）、底层（图 4）和顶部装配视图（图 5）。

4.2 物料清单

详细列出了 bq24085、bq24086、bq24087 和 bq24088 部件的物料清单（表 3），包括电容、电阻、二极管、IC 等元件的规格和型号。

4.3 重要注意事项

• 该评估板仅用于工程开发、演示或评估目的，不被视为适合一般消费者使用的成品。
• 操作 EVM 时，应确保输入电压范围在 4.4 V 至 16 V 之间，输出电压范围在 2.3 V 至 4.4 V 之间，超出范围可能导致意外操作和/或不可逆损坏。
• 正常操作期间，某些电路组件的外壳温度可能高于 75°C，设计允许某些组件在 100°C 以上正常工作，但操作时应注意避免触摸高温组件。

通过对 bq24085/6/7/8 评估模块的详细解析，我们可以看到该模块为工程师提供了一个全面且便捷的平台，用于评估和验证充电管理解决方案的性能。在实际应用中，工程师们需要严格遵循测试流程和注意事项，以确保设计的可靠性和安全性。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。