bq2406x评估模块测试与设计要点解析

引言

在电子设计领域，对各类评估模块的测试和了解是工程师进行产品开发的重要环节。今天我们就来深入探讨bq2406x评估模块（EVM），包括其测试设置、测试流程、设备要求以及相关注意事项等内容，希望能为各位电子工程师在实际设计中提供一些参考。

文件下载：BQ24060EVM-001.pdf

测试设置

电源与电池要求

bq2406xEVM板需要一个5 - VDC、1 - A的电源来提供输入功率，同时还需要一个单节锂离子或锂聚合物电池组。这种电源和电池的组合为评估模块的正常运行提供了基础保障。

I/O和跳线连接

Jack	Connect To
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	若J4 - EXT跳线（出厂未跳线），连接到外部硬件
J3 - STAT2	若J5 - EXT跳线（出厂未跳线），连接到外部硬件
J3 - DC–	J3信号返回端
J3 - PG	若J6 - EXT跳线（出厂未跳线），连接到外部硬件
J4 (Jumper)	STAT1指示位置 – LED(1)(EVM) | EXT
J5 (Jumper)	STAT2指示位置 – LED(1) (EVM) | EXT
J6 (Jumper)	PG指示位置 – LED(1)(EVM) | EXT
J7 (Jumper)	TMR启用 - 已安装(1)

注：工厂跳线选择以粗体显示。这些连接和跳线设置为评估模块的不同功能实现提供了灵活的配置方式。

测试流程

前期准备

在进行测试和评估之前，要确保IC的最大功率耗散不超过(P_{(MAX)} = 1.5 W)。这一步骤非常关键，它能避免因功率过大对IC造成损坏，影响测试结果和模块的正常使用。

具体测试步骤

1. 开启预设为5 VDC、电流限制为1 A的电源。稳定的电源供应是后续测试的基础。
2. 如果电池电压低于(V{(LOWV)})阈值，bq2406x进入预充电模式。在该模式下，bq2406x以低电流（通常为(I{O(CHG)} / 10 = 0.7 A / 10 = 70 mA)）对电池进行预充电，直到电池电压达到(V_{(LOWV)})阈值或预充电定时器到期。若定时器到期，充电电流将终止，bq2406x进入故障模式，此时两个LED灯熄灭。通过切换输入电源或更换电池可以重置故障模式。这里大家可以思考一下，为什么要设置预充电模式呢？其实是为了保护电池，避免大电流对低电量电池造成损害。
3. 一旦电池电压高于(V_{(LOWV)})阈值，电池进入快速充电模式。此EVM被编程为以0.7 A的快速充电电流进行充电。快速充电模式能提高充电效率，满足用户对快速充电的需求。
4. 当电池达到电压调节（4.2 V）时，随着电池达到满容量，电流逐渐减小。这是为了防止过充，保护电池的安全和寿命。
5. 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。
6. 充电终止后，可以移除J7（TMR跳线），使IC进入LDO模式，充电器应开启4.2 V电源或编程的快速充电电流。重新安装跳线可使IC正常终止充电。需要注意的是，电池两端的负载会影响充电终止。大家在实际操作中要留意负载的影响，确保充电过程的准确性。
7. 如果电池放电到再充电阈值，充电器将开始快速充电。

测试替代方案

由于电池检测电路的存在，在没有电池（仅使用电阻）的情况下测试不同充电阶段比较困难。该算法会根据所处模式吸收和提供电流，并施加预充电和快速充电电流。为了解决这个问题，可以使用能够吸收电流的源表轻松调整以测试每个模式。另外，在示波器上简要查看每个模式时，可以在输出端并联一个1 - mF电容器和一个20 - kΩ电阻来代替电池，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。还可以使用动态负载板代替电池来测试EVM，但要注意测试程序的顺序很重要，因为电池检测电路、刷新功能、预充电和快速充电电流水平等因素会影响测试结果。如果改变测试程序，可能会得到不同的结果，大家在操作时一定要严格按照步骤进行。

设备与设置

设备要求

1. 电源：电流限制为5 - V的实验室电源，电流限制设置为1 A ± 0.1 A。
2. 两个Fluke 75数字万用表或等效或更好的型号。
3. 示波器：TDS220或更好的型号。
4. 负载测试板。

设备设置

1. 将负载板连接到BAT +和BAT–，并将SW1至SW4置于闭合位置。
2. 将电压表连接到BAT + / BAT–输出以监测输出电压（范围为0 V至5 V）。
3. 将实验室电源设置为5.1 V ± 0.1 VDC、1 - A ± 0.1 - A电流限制，然后关闭该电源。将电源连接到电流表和J1，注意极性（如果内部源电流表的精度为5%或更高，则可以使用）。
4. 在每个接头J4、J5和J6的LED引脚1和2以及J7 - 1/2 TMR上安装分流跳线。

测试程序

1. 确保遵循前面的设备设置步骤（开关应处于闭合位置，安装分流器，电源设置为5.1 V ± 0.1 VDC），然后开启电源。
2. 验证输出电压BAT +充电到2.5 V至2.9 V之间，并且红色LED（D1）亮起。
3. 验证绿色LED（D3）在 - 001/2/5/6/7时亮起。
4. 验证J2 - 2（TS, CE, TE）到J2 - 1（BAT -）的电压在 - 001/3/5/6时为2 VDC至3 VDC，在 - 002/7时为0 VDC至0.4 VDC，在 - 004时为4.6 VDC至5.6 VDC。
5. 验证 - 003/4时J6 - 2（CE）和J1 - 2（DC -）之间的电压，跳线不应短路J6引脚。
6. 打开开关SW2，然后关闭它。
7. 验证输出电压BAT +稳定在3.2 V至3.95 V之间。
8. 验证输入电流在0.69 A至0.75 A之间。
9. 打开开关SW3。
10. 验证输入电流在100 mA至150 mA之间。
11. 验证输出电压BAT +在4.150 VDC至4.250 VDC之间。
12. 打开开关SW2。
13. 使用示波器（250 ms / div，1 V / div）验证输出BAT +在3 V和4.7 V的最大限制之间充电和放电，周期在600 ms至850 ms之间。
14. 验证LED在红色（D1）和绿色（D2，主要为绿色）之间闪烁。
15. 移除J7，验证BAT +上的电压在4.150 VDC至4.250 VDC之间，并且红色LED（D1）亮起。
16. 安装J7。
17. 打开SW4，验证D1和D2熄灭，D3亮起（D3不适用于 - 003/4）。
18. 使用示波器在BAT +上验证在1.3 VDC和4.35 VDC的最大限制之间以及3.5 Hz和4.5 Hz之间看到方波。
19. 关闭开关SW2、SW3和SW4（所有开关现在应闭合），并关闭电源。

其他信息

原理图与物理布局

文档中包含了EVM的原理图以及板布局和组装图，分别展示了EVM的顶层、底层和顶部组装视图。这些图纸对于工程师理解模块的电路结构和物理布局非常有帮助。

物料清单

提供了bq2406xEVM所需的物料清单，包括不同型号的芯片、电容、电阻、二极管、接头等元件的详细信息，如数量、值、描述、尺寸、部件编号和制造商等。这为工程师进行物料采购和模块组装提供了明确的指导。

重要注意事项

1. 此评估板/套件仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适用于一般消费者使用的成品。使用者必须具备电子培训并遵守良好的工程实践标准。
2. 该评估板/套件不符合欧盟关于电磁兼容性、受限物质（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE或UL的指令，因此可能不满足这些指令或其他相关指令的技术要求。
3. 应在4.4 V至16 V的输入电压范围和2.3 V至4.4 V的输出电压范围内操作此EVM，超出指定输入范围可能导致意外操作和/或对EVM造成不可逆转的损坏。如果对输入范围有疑问，请在连接输入电源之前联系TI现场代表。
4. 在正常运行期间，一些电路组件的外壳温度可能高于75°C，EVM设计为只要保持输入和输出范围，某些组件在高于100°C时也能正常运行。在操作过程中，将测量探头靠近这些设备时要注意它们可能很烫。

总之，通过对bq2406x评估模块的详细测试和了解，我们可以更好地掌握其性能和特点，为后续的电子设计工作提供有力支持。在实际操作中，大家一定要严格按照测试流程和注意事项进行，确保测试结果的准确性和模块的安全使用。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。