TI bq24072/3/4/5/9(T)和bq24230/2充电管理IC评估模块使用指南

在便携式设备的设计中，充电管理是一个关键环节。德州仪器（TI）的bq24072/3/4/5/9(T)和bq24230/2充电管理IC为单节锂离子和锂聚合物电池提供了高效的充电解决方案。本文将围绕其评估模块（EVM）展开，深入探讨该模块的性能、测试以及使用注意事项。

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评估模块概述

bq24072/3/4/5/9(T)和bq24230/2 EVM是一个经过完全设计和测试的模块，为评估充电管理和系统电源解决方案提供了便捷的方法。该充电器设计用于通过直流电源为单节锂离子或锂聚合物应用的系统或充电器提供高达1.5A的连续电流，出厂时编程为提供0.9A的充电电流。此EVM既可以作为独立的评估模块使用，也可以通过连接器和引脚与系统和主机进行接口连接。

性能规格总结

电源来源

系统（ (V_{OUT}) ）有两个潜在的电源来源：输入源（适配器或USB端口）和电池。IC的设计目的是持续为系统供电，在大多数情况下，电池作为最后的备用电源。当适配器/USB输入不可用（或禁用）时，电池会连接到系统。

热调节与截止

在热调节条件下（ (T{J}=125^{circ}C) ），充电电流会减少，但系统仍从输入获取电源。当 (V{OUT}) 下降到 (V{BAT}) 时，电池会提供补充电源。在热截止（约155°C）时，输入源会断开，但内部电池FET会将电池连接到 (V{OUT}) 。

性能参数

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(AC)})		4.75	5	6.5	伏特
电池充电电流 (I_{O(CHG)})			1	1.5	安培
功率耗散（bq24072/3/4/5/9(T)和bq24230/2 IC，单节电池）	(P{diss} = (V{in}-V{out})I{out} +(V{in}-V{bat})I_{bat})			见(1)	瓦特

注：(1) HPA073（bq24072/3/4/5/9(T)和bq24230/2）的热设计经过优化（8个以上过孔，0.031英寸PCB，2盎司铜），热阻 (theta_{JA} approx 27^{circ}C / W) 。

性能建议

该IC是一个线性电池充电器，通过线性稳压器输出为系统供电。当输入电压不太高于电池电压（ (V{in}=4.75 ~V) 到5.5 V）时，该线性设备效率最高。输入电压过低（低于 (V{OUT}) 加上压差）会导致性能下降，过高（(>5.5 V) ）会导致过多的功率耗散，并通过热调节降低性能。IC额定电压为28 V，输入电压低于此值不会损坏，但任何超过过压保护（OVP）阈值的 (V_{in}) 都会禁用IC。因此，为了获得最佳性能，建议的工作范围是4.75 V到5.5 V，优先选择较低的值。

测试总结

测试设备

• 电源（+5.25 ±0.25 Vdc），电流限制设置为2 A ±0.2 A
• 三个Fluke 75 DMM（或等效设备）
• 示波器，型号TDS220（或等效设备）

设备和EVM设置

1. 将电源P/S#1预设为5.25 V ±0.25 V，电流限制为2 A ±0.25 A，关闭电源并连接到J1 - IN/GND（+连接到IN，-连接到GND）。
2. 将一个10Ω、10W的电阻连接到J2 - OUT/VSS。
3. 将一个完全放电（ (V_{bat} <2.8 ~V) ）的电池连接到J3 - BAT+/VSS（+连接到BAT+，-连接到VSS）。
4. 根据表3应用跳线。
5. 对于bq2407xEVM，调整电位器如下（测量从TP#到VSS的电阻）：
   • (R_{8}(ILIM - TP12) = 750 Omega) （743到757）
   • (R_{11}(ISET - TP16) = 1 k Omega) （0.98 kΩ到1.02 kΩ）
   • (R_{16}(TS - TP1) = 7.5 k Omega) （7.3 kΩ到7.7 kΩ）
   • 对于’74 (-003)：(R_{10}(ITERM - TP15) = 3 k Omega) （2.98 kΩ到3.02 kΩ）
6. 对于bq2423xEVM，调整电位器如下（测量从TP#到VSS的电阻）：
   • (R_{8}(ILIM - TP12) = 750 Omega) （743到757）
   • (R_{11}(ISET - TP16) = 2.96 k Omega) （2.93 kΩ到2.99 kΩ）
   • (R_{16}(TS - TP1) = 7.5 k Omega) （7.3 kΩ到7.7 kΩ）
   • 对于’74 (-006)：(R_{10}(ITERM - TP15) = 3 k Omega) （2.98 kΩ到3.02 kΩ）

测试程序

1. 验证设备和EVM是否按照上述部分进行设置。
2. 验证 (V{OUT}) 是否近似等于 (V{BAT}) 。
3. 打开P/S#1，向被测单元提供+5.25 Vdc电源。
4. 验证 (V{BAT}) 是否在2.4 Vdc到3 Vdc之间，并且充电器处于预充电状态：LED CHG（D1）和PGOOD（D2）亮起。如果 (V{BAT}) 高于低压阈值（ (V_{(LOW)} approx 3 ~V) ），则IC处于快速充电模式。如果IC处于快速充电模式，则跳过步骤7。
5. 验证DMM#3显示的 (I_{BAT}) 约为9 mV或约0.09 A。
6. 验证bq24072的 (V{OUT}) 是否比电池电压高约200 mV或至少为3.4 Vdc。对于bq24073/4，验证 (V{OUT}) 是否约为4.4 Vdc。对于bq24075/9(T)，当 (V{IN} >5.6 ~V) 时，验证 (V{OUT}) 是否约为5.5 Vdc；当 (V{in} <5.6 ~V) 时，验证 (V{OUT}) 是否等于 (V_{IN}) 。
7. 让电池充电，直到 (V_{BAT}) 在3.3 Vdc到4 Vdc之间。除非输入无法提供所需电流，否则充电器将向电池提供编程的恒定电流。
8. 验证 (I_{BAT}) 约为88 mV或约0.9 A（对于ISET上的1 kΩ电阻）。
9. 验证 (V{OUT}) ：bq24072的 (V{OUT}) 比电池电压高约200 mV。
10. 将JMP5（EN1）设置为HI，验证芯片是否已禁用，D1（CHG）是否已关闭，以及P/S#1电流是否已降至零。内部电池FET必须导通，将BAT引脚连接到OUT引脚。验证OUT引脚的电压是否接近电池电压。
11. 将JMP4（EN2）设置为VSS。验证输入电流是否小于500 mA（USB 500 mA模式）。如果由于USB模式限制了输入电流，或者适配器进行了电流限制，并且系统电流小于限制的输入电流，则OUT引脚电压会下降并进入DPM模式。
12. 将JMP5（EN1）设置为VSS，验证USB 100 mA模式。系统负载超过输入允许的100 mA，OUT电压下降到电池电压，电池FET导通，补充输入电流。验证 (V{out}) 是否略低于电池电压，并且电池正在提供 (I{bat}) ，约为（ (V_{out}/10 Ω - 100 mA) ）。
13. 将JMP4（EN2）设置为HI，返回ISET模式，此时编程电流约为0.9 A。
14. 将JMP3设置为HI，验证充电是否已禁用，CHG LED（D1）是否已关闭。验证系统是否仍由输入供电。
15. 将JMP3设置为VSS，验证充电是否继续，D1是否亮起。
16. 记录OUT电压和电池充电电流。逆时针旋转R8，直到输入电流开始减少（约2圈）。注意当输入电流限制环路启动并限制输入电流时，OUT电压如何下降以及充电电流如何减少。将R8调整回原始位置。
17. 在bq24075 IC上，将JMP2设置为HI，验证BAT FET是否关闭，并且电池不进行充电或放电。
18. 上下调整R16（TS - Pot），直到达到TS阈值。验证充电电流是否已禁用。将TS电阻恢复到正常范围，验证充电操作是否继续。
19. 让电池继续充电，直到电池达到电压调节，bq24072/3/4/5/9(T)为约4.2 V ±40 mV，bq24079(T)为4.1 V ±4 mV。验证随着电流在接下来的一到两个小时内逐渐减小，电压是否得到调节（时间与实际充电时间不成比例）。
20. 验证终止时电流是否逐渐减小到约90 mA（DMM#3上显示9 mV）。注意在’72和’73 IC上，可以通过将TD引脚设置为HI（JMP2）来禁用终止。在’74上，ITERM电阻（R10）可以调整终止阈值。
21. 验证LED D1是否关闭，电流是否降至零。
22. 关闭P/S#1，让系统负载使电池放电，直到启动刷新充电。验证在刷新之前，bq24072/3/4/5的电池电压是否降至约4.1 V，bq24079(T)是否降至4.0 V。
23. 验证在刷新周期中LED D1是否未亮起。

其他信息

原理图

bq24072/3/4/5/9(T)和bq24230/2 EVM的原理图如图5所示。通过查看原理图，我们可以更深入地了解电路的结构和工作原理，为进一步的设计和调试提供依据。

物理布局

该部分包含了EVM的电路板布局和组装图，包括顶部组装视图、顶部蚀刻层和底部蚀刻层。合理的物理布局对于提高电路的性能和稳定性至关重要，工程师可以根据这些布局图进行PCB设计和组装。

物料清单

文档提供了不同型号的物料清单，详细列出了各个组件的信息，如电容、电阻、二极管、IC等。在进行设计和生产时，物料清单是非常重要的参考，确保使用正确的组件。

修订历史

记录了文档从最初版本到当前版本的修订情况，包括对原理图、布局图、物料清单等方面的修改。了解修订历史可以帮助工程师更好地理解产品的发展和改进过程。

合规声明

包括FCC干扰声明、加拿大和日本的相关规定等。在产品设计和使用过程中，必须遵守这些合规要求，以确保产品能够在相应地区合法销售和使用。

免责声明和用户责任

文档明确了TI对EVM及其相关材料的免责声明，以及用户的责任和义务。用户在使用EVM时，应仔细阅读这些条款，确保自己的行为符合规定。

通过对bq24072/3/4/5/9(T)和bq24230/2 EVM的详细介绍，我们可以看到该评估模块为工程师提供了一个全面的测试和评估平台。在实际设计中，工程师可以根据性能规格和测试结果，合理选择输入电压和充电电流，确保充电器的高效运行。同时，严格遵守测试程序和合规要求，能够保证产品的质量和可靠性。你在使用这类充电管理IC时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。