Texas Instruments bq24261M 3 - A电池充电器评估模块使用指南

一、引言

德州仪器（Texas Instruments）的bq24261M评估模块是一款适用于单节锂离子和锂聚合物电池的完整充电器模块，可用于评估紧凑、灵活、高效且对USB友好的开关模式充电管理解决方案，广泛应用于各种便携式设备。

文件下载：BQ24261MEVM-691.pdf

1.1 bq24261M IC特性

• 高度集成：将同步PWM控制器、功率MOSFET、输入电流感应、高精度电流和电压调节、充电终止和电源路径管理集成到小型WCSP封装中。
• 高效充电：采用1.5 - MHz频率的高效全集成NMOS - NMOS同步降压充电器。
• 充电时间优化：具备充电时间优化器。
• 大电流充电：集成功率FET，支持高达3 - A的充电速率。
• OTG功能：提供5 - V、1 - A的OTG VBUS电源。
• 电源路径管理：实现电池和系统电压之间的电源路径管理。

1.2 bq24261M EVM特性

• 接口丰富：提供IN、SYS、BAT、TS的端子块和标准接头。
• 可编程性：可通过I2C接口对电池电压、充电电流、输入电流和状态进行编程。
• 宽输入电压：bq24261M的IN工作电压最高可达10.5 V。
• 状态指示：通过LED指示状态信号。
• 测试方便：设有关键信号的测试点，便于探针连接。

1.3 原理图

文档中给出了bq24261M的原理图（Figure 1），为电路设计和分析提供了基础。

1.4 I/O描述

详细列出了各个接头和端子块的功能，例如J1为输入电源正负极端子，J13为电池正极接头等，让工程师清楚了解各接口的用途。

1.5 测试点

明确了各个测试点的含义，如TP1对应BAT，TP2对应SW等，方便进行电路测试和信号监测。

1.6 控制和关键参数设置

介绍了各个跳线的功能和默认工厂设置，例如JP1默认开路，JP2默认短路连接DRV到D1 STAT LED的阳极等，工程师可以根据实际需求进行调整。

1.7 推荐工作条件

给出了供电电压、系统电压、电池电压、供电电流、快速充电电流和工作结温范围等参数的推荐值，确保模块在合适的条件下工作。

二、测试总结

2.1 定义

规定了一系列命名约定，如VXXX表示外部电压源名称，LOADW表示外部负载名称等，统一了测试中的术语。

2.2 推荐测试设备

• 电源：需要一个能够提供6 V、2 A的电源（PS #1），如果不使用电池作为负载，还需要一个能够提供最高5 V、5 A的电源（PS #2）。
• 负载：建议在BAT和GND之间连接实际电池进行测试，若没有电池，可使用类似Figure 2的电路模拟电池；在SYS和GND之间可使用一个能够吸收高达3 A的电阻负载。
• 仪表：需要四个等效电压表和两个等效电流表，电流表需能够测量2 - A电流。
• 计算机：需配备至少一个USB端口的计算机，并安装bq24261M评估软件。
• 通信套件：需要HPA172 USB - to - I2C通信套件。
• 软件：从充电器产品文件夹下载Battery Management Studio.zip文件，解压后运行SETUP.EXE进行安装。同时，建议将软件的复位看门狗定时器设置为每5秒复位一次，并激活Write On Change功能。

2.3 推荐测试设备设置

按照一系列步骤进行测试设备的连接和设置，包括使用合适的导线进行电源连接、设置电源参数、连接负载和仪表、连接通信套件等，最终完成测试设置（Figure 4）。

2.4 推荐测试程序

2.4.1 主机模式下IN的充电电压和电流调节测试

• 按照2.3的步骤完成测试设置。
• 安装分流器。
• 连接电源和仪表。
• 进行软件设置，包括读取当前设置、设置相关参数等。
• 进行各项测试，如测试充电电流调节、输入电流限制、最小系统电压和DPPM、VINDPM功能、电池调节和充电终止、电池补充模式等。

2.4.2 有用提示

• 由于电源引线和电流表存在电阻，应使用电压表尽可能靠近IC引脚测量电压。
• 使用可源和吸收电流的源表作为电池模拟器时，建议在EVM的BAT和GND连接器处添加大电容，防止BAT引脚振荡。
• 为精确测量充电电流和电池调节，可移除与电池或电池模拟器串联的电流表，采用示波器或在BAT引脚和电池之间串联电阻测量电压的方法。

三、印刷电路板布局指南

为获得最佳性能，需要注意以下布局要点：

• 电源输入电容：连接在PMID输入到PGND的电源输入电容应尽可能靠近IC放置。
• 高频电流环路：4.7 - µF输入电容应尽可能靠近PMID引脚和PGND引脚，1 - µF输入电容的GND应靠近相应的PMID电容GND和PGND引脚。
• 局部旁路电容：SYS到GND的局部旁路电容应连接在IC的SYS引脚和PGND之间。
• 去耦电容：所有去耦电容应靠近各自的IC引脚和PGND放置，小控制信号应远离高电流路径。
• 接地平面：PCB应具有接地平面，通过过孔直接连接所有组件的返回端，建议采用星型接地设计。
• 高电流路径：IN、USB、BAT、SYS和SW引脚的高电流充电路径应根据最大充电电流进行适当尺寸设计，PGND引脚应连接到接地平面。
• 散热设计：对于高电流应用，功率路径的焊球应尽可能连接到电路板上的铜，以提高散热性能。

四、物料清单和电路板布局

4.1 物料清单

详细列出了评估模块的物料清单，包括各个组件的设计符号、描述、制造商、零件编号和数量。

4.2 电路板布局

文档中给出了评估模块的PCB布局图，包括顶层组装层、顶层、第一内层、第二内层、底层和底层组装图，为电路板设计提供了参考。

五、修订历史

介绍了从原始版本（2015年4月）到A版本的修订内容，如删除了bq24261M EVM特性中的“USB connector for IN”，将J2的描述改为“Do not use”等。

六、标准条款和条件

6.1 交付

TI按照规定的条款和条件向用户交付评估模块，评估模块仅用于产品或软件开发人员在研发环境中进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装到任何成品中。

6.2 有限保修和相关补救措施/免责声明

TI对评估模块提供90天的保修，不承担因用户疏忽、滥用、不当安装或测试等原因造成的缺陷责任。如果评估模块不符合保修规定，TI的唯一责任是选择修理、更换或退还用户账户。

6.3 监管通知

针对不同国家和地区，给出了相应的监管通知，如美国的FCC相关规定、加拿大的Industry Canada规定、日本的相关法律要求等。

6.4 EVM使用限制和警告

评估模块不得用于功能安全和/或安全关键评估，用户在使用前必须阅读并遵守用户指南和相关文档中的警告和限制通知，操作时应在TI推荐的规格和环境条件下进行，确保安全。

6.5 信息准确性

TI尽力提供准确的评估模块信息，但不保证其网站上的描述、可用性和其他信息的准确性、完整性、可靠性、及时性或无错误。

6.6 免责声明

评估模块和相关设计材料按“现状”提供，TI不承担其他明示或暗示的保证责任。

6.7 用户赔偿义务和陈述

用户应负责为TI及其许可方和代表辩护、赔偿并使其免受因不遵守条款和条件而产生的所有索赔、损害、损失、费用和责任。

6.8 损害和责任限制

TI不承担特殊、间接、惩罚性、附带性、后果性或示范性损害赔偿责任，其总责任不超过用户为特定单元支付的总金额。

6.9 返回政策

TI一般不提供退款、退货或换货服务，除非用户认为收费有误或交付违反订单，退款将在30个工作日内完成。

6.10 适用法律

这些条款和条件受德克萨斯州法律管辖，任何争议的非专属管辖权位于德克萨斯州的法院。

在实际设计和使用bq24261M评估模块时，电子工程师们需要仔细遵循上述指南和规定，以确保模块的正常运行和设计的可靠性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。