深入剖析bq24170EVM：独立同步开关模式电池充电控制器

在电子设备的设计中，电池充电管理是至关重要的一环。今天，我们就来深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的bq24170EVM评估模块，这是一款用于评估bq24170同步电池充电器的强大工具，也被称为HPA610A。

文件下载：BQ24170EVM-610-5V.pdf

一、bq24170EVM的特性与概述

1.1 EVM特性

• 独立同步开关模式：作为独立的同步开关模式电池充电控制器，它能高效地管理电池充电过程。
• 集成N - MOSFETs和功率路径选择器：集成的N - MOSFETs和功率路径选择器，简化了电路设计，提高了系统的可靠性。
• 宽电压范围支持：CELL引脚可设置高达12.6V的电池电压，支持1、2或3节4.2V/节的电池配置；输入工作范围为4.5V - 16V。
• 充电状态指示：通过LED指示灯，清晰地显示充电状态。
• 测试便利性：提供关键信号的测试点，方便进行测试；还有跳线，便于更改设置。

1.2 总体描述

bq24170是一款高度集成的独立锂离子和锂聚合物开关模式电池充电控制器，集成了两个N沟道功率MOSFET和功率路径选择器栅极驱动器。它具有恒频同步PWM控制器，能高精度调节输入电流、充电电流和电压。同时，还具备电池检测、预调节、充电终止和充电状态监测等功能。当输入电压低于电池电压时，bq24170会自动进入低静态电流睡眠模式。它可对1、2或3节电池（通过CELL引脚选择）进行充电，支持高达4A的充电电流，采用24引脚、3.5×5.5 (mm^{2}) 的薄QFN封装。

1.3 I/O描述

Jack	Description
J1–VIN	正输入
J1–PGND	负输入
J2–VSYS	连接到系统
J2–VBAT	连接到充电器输出
J2–PGND	接地
J2–TS_EXT	温度限定电压输入

1.4 控制和关键参数设置

Jack	Description	Factory Setting
JP1	选择外部TS输入或内部有效TS设置 1 - 2: 外部TS输入 2 - 3: 内部有效TS设置	跳线ON 1 - 2（外部TS）
JP2	当JP2接通时，上拉电源为LED供电；当JP2断开时，LED无电源	跳线ON（LED有电源）
JP3	TTC设置 2 - 3: 连接TTC到VREF以启用终止并禁用定时器 1 - 2: 连接TTC到GND以禁用终止并禁用定时器 OPEN: 启用定时器和终止	跳线OPEN（启用定时器和终止）
JP4	充电器启用/禁用设置。当JP4断开时，ISET接地，充电器禁用；当JP4接通时，充电器启用	跳线OPEN（禁用充电器）
JP5	CELL选择 1 - 2: CELL - GND, 1CELL 2 - 3: CELL - VREF, 3CELL OPEN: CELL - FLOAT, 2CELL	跳线ON 1 - 2（1 CELL） - 001 跳线ON 2 - 3（3 CELL） - 002

1.5 推荐工作条件

推荐工作条件涵盖了供电电压、电池电压、供电电流、充电电流和工作结温范围等多个方面。例如，供电电压V_BUS的输入电压在不同情况下有不同的范围，电池电压V_BAT也根据不同设置有所变化。同时，充电电流I_chrg最大可达4A，工作结温范围为0°C - 125°C。这些参数的合理设置对于bq24170EVM的正常工作至关重要。电子工程师们在设计过程中，需要根据实际应用场景，仔细考虑这些推荐工作条件，以确保系统的稳定性和可靠性。在实际操作时，你是否曾经遇到过因为工作条件设置不当而导致的问题呢？

二、测试总结

2.1 定义

在测试过程中，遵循特定的命名约定，如VXXX表示外部电压供应名称，V(TPyyy)表示内部测试点TPyyy的电压等。这些定义有助于准确地进行测试和记录数据，方便工程师们对测试结果进行分析和判断。

2.2 安全注意事项

安全是测试过程中不可忽视的重要环节。测试时必须佩戴安全眼镜，由经过电子理论培训且了解测试组件风险和危害的合格人员进行操作。同时，要遵循ESD预防措施，避免触摸测试过程中可能发热或有电击危险的区域。这些安全措施能够有效保护测试人员的人身安全，减少因操作不当而引发的事故。你是否还记得在以往的测试中，严格遵守安全规范为你避免了哪些潜在的危险呢？

2.3 质量

测试数据可根据要求从德州仪器获取。这为工程师们进一步分析和优化设计提供了数据支持，有助于提高产品的质量和性能。

2.4 安全服装

为了确保测试人员的安全，需要穿着静电防护服、戴静电手套或指套、佩戴安全眼镜并使用接地ESD腕带。这些安全服装能够有效防止静电对电子组件造成损害，保证测试的准确性和可靠性。

2.5 设备

测试所需的设备包括功率电源、负载和仪表等。例如，需要一个能提供30V、5A的功率电源，一个30V（或更高）、5A（或更高）的电子负载，以及多个万用表等。这些设备的合理选择和使用，对于测试的顺利进行至关重要。在选择测试设备时，你通常会考虑哪些因素呢？

2.6 设备设置

设备设置是测试前的重要准备工作。需要将功率电源设置为特定的电压和电流限制，然后连接各种设备，包括电流计、电压表和负载等。同时，要检查所有跳线的连接情况，确保其符合测试要求。一个准确的设备设置能够为后续的测试结果提供可靠的基础。

2.7 测试过程

测试过程包括多个环节，如检查J1 - VIN和J2 - VSYS之间的电阻、测试电源和VREF、启用充电器和检测电池、调节充电电流/电压和进行电池温度验证、充电器终止和再充电、OVP输入过压保护以及DPM输入电流调节等。每个环节都有具体的测量和观察要求，通过这些测试可以全面评估bq24170EVM的性能。在测试过程中，你有没有发现一些有趣的现象或者遇到过难以解决的问题呢？

三、PCB布局指南

3.1 散热处理

bq24170封装背面的外露散热焊盘必须焊接到PCB接地层，并确保IC下方有足够的热过孔连接到其他层的接地平面。这有助于将IC产生的热量散发出去，保证IC的正常工作温度，提高系统的稳定性。

3.2 布线分离

控制阶段和功率阶段必须分开布线，每层的信号接地和功率接地仅在散热焊盘处连接。这样可以减少信号干扰，提高系统的电磁兼容性。

3.3 电阻连接

充电电流感测电阻和输入电流感测电阻必须通过开尔文接触连接到相应的引脚，并尽量减小环路面积。同时，这些引脚的去耦电容应尽可能靠近IC放置。这能够提高电流测量的准确性，减少电路中的噪声。在进行PCB布局时，你是否有自己独特的布线技巧来优化这些连接呢？

3.4 电容放置

VREF、AVCC、REGN和BAT等引脚的去耦电容应尽量靠近IC，并使与IC的互连尽可能短。充电器输入的去耦电容应靠近SW和PGND放置。合理的电容放置能够有效滤除电源中的噪声，提高电源的稳定性。

四、物料清单、电路板布局和原理图

4.1 物料清单

物料清单详细列出了bq24170EVM所需的各种组件，包括电容、电阻、二极管、MOSFET等。每个组件都有其特定的参数和型号，为工程师们进行采购和组装提供了准确的参考。在选择组件时，你通常会如何平衡成本和性能呢？

4.2 电路板布局

电路板布局包括顶层组件、顶层、第二层、第三层、底层和底层组件等多个层面的设计。通过合理的布局，可以提高电路板的空间利用率，减少信号干扰，提高系统的性能。你在进行电路板布局设计时，会优先考虑哪些因素呢？

4.3 原理图

原理图清晰地展示了bq24170EVM的电路连接关系，为工程师们理解电路原理和进行故障排查提供了重要依据。

总之，bq24170EVM是一款功能强大的电池充电管理评估模块。通过对其特性、测试过程、PCB布局和物料清单等方面的深入了解，电子工程师们可以更好地利用该模块进行电池充电系统的设计和优化。在实际应用中，我们要根据具体需求，合理设置参数，严格遵循安全规范和测试流程，确保系统的稳定性和可靠性。你在使用类似的评估模块时，有哪些经验可以分享呢？希望这篇文章能为你在电子设计的道路上提供一些有价值的参考。