探索bq24171EVM与bq24172EVM：高效电池充电解决方案

在电子设备的设计中，电池充电管理是一个关键环节。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）的bq24171EVM和bq24172EVM评估模块，它们为电池充电提供了高效、可靠的解决方案。

文件下载：BQ24171EVM-706-15V.pdf

1. 模块概述

1.1 EVM 特性

• 评估功能：专为bq24171和bq24172设计的评估模块，方便工程师对这两款同步电池充电器进行评估。
• 充电模式：采用独立同步开关模式进行电池充电，集成了N - MOSFET和电源路径选择器。
• 电压可编程：通过电阻可将电池电压编程至最高12.6V。
• 输入范围广：输入工作范围为4.5V - 16V，具有LED充电状态指示。
• 测试便利：提供关键信号测试点，方便探头连接；还有跳线，便于更改设置。

1.2 通用描述

bq24171和bq24172是高度集成的独立锂离子和锂聚合物开关模式电池充电器，集成了两个N通道功率MOSFET和电源路径选择器栅极驱动器。它们提供了一个恒定频率的同步PWM控制器，能高精度调节输入电流、充电电流和电压，还具备电池检测、预充电、充电终止和充电状态监控等功能。此外，bq24171能监控电池组温度，仅在JEITA配置文件兼容窗口内进行充电，低温时降低充电电流，高温时降低充电电压。当输入电压低于电池电压时，它们会自动进入低静态电流睡眠模式，可调节支持多达三个串联Li⁺电池，最大充电电流可达4A，采用24引脚、3.5mm x 5.5mm²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	上拉电源在JP2开启时为LED供电，关闭时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。JP4断开时ISET接地，充电器禁用；JP4闭合时充电器启用	跳线OPEN（禁用充电器）

1.5 推荐操作条件

Symbol	Description	Min	Typ	Max	Unit	Notes
Supply voltage, V BUS	输入电压	4.5		8	V	001
Supply voltage, V BUS	输入电压	6		18	V	002 / 003
Battery voltage, V BAT	施加在J2的VBAT端子上的电压	2.1		4.2	V	001
Battery voltage, V BAT	施加在J2的VBAT端子上的电压	2.1		12.6	V	002 / 003
Supply current	最大输入电流	0		5	A
Charge current, I chrg	电池充电电流	0	2	4	A
Operating junction temperature range, T J		0		125	°C

2. 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，LOADW表示外部负载名称等。装配图中明确了跳线、测试点和各个组件的位置。

2.2 安全注意事项

• 必须佩戴安全眼镜。
• 测试应由经过电子理论培训且了解被测组件风险和危害的合格人员进行。
• 处理电子组件和进行测试时，必须遵循ESD预防措施。
• 测试时要注意避免触摸可能发热或有电击危险的区域。

2.3 质量保证

测试数据可应要求向德州仪器获取。

2.4 安全防护装备

包括静电工作服、静电手套或指套、安全眼镜和接地ESD腕带。

2.5 设备

• 电源：需要一个能够提供30V、5A的电源。
• 负载：LOAD#1为一个30V（或更高）、5A（或更高）的电子负载，可在恒流和恒压模式下运行；LOAD#2为HP 6060B 3V - 60V/0A - 60A、300W系统直流电子负载或等效设备。
• 仪表：七个Fluke 75万用表（或等效或更好的设备），也可以是四个等效电压表和三个等效电流表，电流表必须能够测量5A以上的电流。

2.6 设备设置

按照特定步骤进行设备连接和设置，如设置电源电压和电流限制，连接各种负载和仪表，检查跳线等。

2.7 测试流程

• 电源和VREF测试：确保遵循设备设置步骤，断开负载，开启电源，测量多个电压值。
• 充电器启用和电池检测：连接特定跳线，测量电压值并观察电池电压和LED状态。
• 充电电流/电压调节和电池温度限定：重新连接负载，设置负载电压，测量充电电流并观察LED状态，通过切换跳线验证温度限定功能。
• 充电器终止和再充电：缓慢增加负载电压，观察充电电流变化，再缓慢降低负载电压，测量充电电流并观察LED状态。
• OVP - 输入过压保护：增加电源电压，测量充电电流并观察LED状态。
• DPM - 输入电流调节：连接负载，设置负载电流，观察充电电流和输入电流的变化。
• 测试完成：关闭电源，移除所有连接。

3. PCB 布局指南

• 散热处理：bq24171和bq24172封装背面的暴露散热垫必须焊接到PCB接地，确保IC下方有足够的热过孔连接到其他层的接地平面。
• 线路分离：控制级和功率级必须分开布线，每层的信号接地和功率接地仅在散热垫处连接。
• 电流检测电阻：充电电流检测电阻必须通过开尔文接触连接到SRP和SRN，尽量减小该回路的面积，这些引脚的去耦电容应尽可能靠近IC放置。
• 去耦电容：VREF、AVCC和REGN的去耦电容与IC的互连应尽可能短；BAT的去耦电容应靠近相应的IC引脚，互连也应尽可能短；充电器输入的去耦电容应靠近Q1A漏极和Q1B源极放置。
• 参考设计：可参考EVM布局进行设计。

4. 物料清单、电路板布局和原理图

4.1 物料清单

详细列出了各种组件的数量、参考编号、值、描述、尺寸、零件编号和制造商等信息。

4.2 电路板布局

提供了电路板的顶层装配图、顶层、第二层、第三层、底层和底层装配图，方便工程师了解电路板的结构。

4.3 原理图

给出了bq24171EVM和bq24172EVM的原理图，有助于工程师深入理解电路原理。

5. 重要注意事项

该评估模块仅用于工程开发、演示或评估目的，不是适合一般消费者使用的成品。使用时需遵循相关安全和操作规范，注意输入和输出电压范围，避免超出范围导致设备损坏。同时，操作时要注意静电防护，避免因静电放电对设备造成损害。

通过对bq24171EVM和bq24172EVM的深入了解，工程师可以更好地利用这些模块进行电池充电管理的设计和开发。在实际应用中，你是否遇到过类似模块的使用问题？你是如何解决的呢？欢迎在评论区分享经验。