BQ24392EVM：一款多功能充电器检测评估模块的深度解析

在电子设备的充电需求日益多样化的今天，充电器检测技术变得至关重要。德州仪器（TI）的BQ24392EVM评估模块，为工程师们提供了一个便捷的工具，用于评估和开发充电器检测功能。下面，我们就来详细了解一下这款评估模块。

文件下载：BQ24392EVM.pdf

一、BQ24392EVM概述

BQ24392EVM是TI公司推出的一款用于评估BQ24392充电器检测IC的模块。BQ24392是一款集成了USB 2.0高速隔离开关的充电器检测IC，适用于微型或迷你USB端口。它不仅兼容所有BC1.2充电器，还能检测苹果（Apple）和TomTom充电器，这使得包含BQ24392的系统能够从更多类型的充电器充电，大大提升了终端用户的体验。

需要注意的是，该评估板并非为支持大电流充电而设计。

二、操作所需硬件

要对BQ24392EVM进行评估，需要以下硬件：

1. BQ24392 EVM：核心评估模块。
2. BC1.2-compliant charger：符合BC1.2标准的充电器。
3. PC with USB port：带有USB端口的个人电脑。
4. USB cable：用于连接设备的USB电缆。
5. USB peripheral to connect to the PC：连接到PC的USB外设。

三、BQ24392实现指南

3.1 检测概述

当插入配件且VBUS电压大于VBUS_VALID阈值后，设备会进行数据接触检测。此状态有一个600 ms的超时功能，这是BC1.2规范中规定的。如果设备通过数据接触检测（DCD），会启动一个130 ms的去抖动周期，然后BQ24392会进行主检测和次检测，以确定USB端口连接的是专用充电端口（DCP）、标准下游端口（SDP）还是充电下游端口（CDP）。由于慢插入效应，DCP、SDP和CDP的检测时间最短为130 ms，最长可达600 ms。

如果数据接触检测失败，BQ24392会检测是否为苹果或TomTom充电器。对于苹果和TomTom充电器，检测时间通常约为600 ms。

检测结束时，3个输出引脚的状态会发生变化。具体的检测表如下：	Device Type	VBUS	DP_CON (D+)	DM_CON (D–)	GOOD_BAT (Input)	CHG_AL_N (Output)	CHG_DET (Output)	SW_OPEN (Output)	Switch Status
Standard Downstream Port	> 3.5 V	Pull-down R to GND	Pull-down R to GND	HIGH	LOW	LOW	LOW	Connected
				LOW	LOW	LOW	Hi-Z	Not connected
Charging Downstream Port	> 3.5 V	Pull-down R to GND	VDM_SRC	LOW	HIGH	LOW	LOW	Connected
				HIGH	HIGH	LOW	Hi-Z	Not connected
Dedicated Charging Port	> 3.5 V	Short to D–	Short to D+	HIGH	LOW	HIGH	Hi-Z	Not connected
				LOW	LOW	HIGH	Hi-Z	Not connected
Apple Charger	> 3.5 V	2.0 < VDP < 2.8	2.0 < VDP < 2.8	HIGH	LOW	HIGH	Hi-Z	Not connected
				LOW	LOW	HIGH	Hi-Z	Not connected
TomTom Charger	> 3.5 V	2.0 < VDP < 3.1	2.0 < VDP < 3.1	HIGH	LOW	HIGH	Hi-Z	Not connected
				LOW	LOW	HIGH	Hi-Z	Not connected
PS/2 Charger	> 3.5 V	Pull-up R to VBUS	Pull-up R to VBUS	X	LOW	LOW	Hi-Z	Not connected
Noncompliant USB Charger	> 3.5 V	Open	Open	X	LOW	LOW	Hi-Z	Not connected
Any Device	< 3.5 V	Open	Open	X	Hi-Z	LOW	Hi-Z	Not connected
Any Device DBP Timer Expired	> 3.5 V	LOW	Hi-Z	LOW	Hi-Z	Not connected

3.2 慢插入事件

当将充电器插入USB插座时，引脚的配置使得VBUS和GND引脚首先接触。这就带来了一个问题，因为BQ24392（或其他充电器检测IC）需要访问D+和D–线才能进行检测。因此，BQ24392在VBUS有效后有一个标准的130 ms去抖动时间来运行检测算法，这个延迟有助于减少VBUS和GND接触后D+和D–线接触的影响。

在某些情况下，如果充电器插入非常缓慢，会导致VBUS和GND在D+和D–之前很久就接触。由于这种影响，检测时间无法保证，因为检测时间会根据插入充电器的时间而变化。如果插入充电器到USB插座的时间超过600 ms，BQ24392的检测算法会超时，原本应检测为DCP的充电器会被检测为非标准充电器（D+和D–浮空）。

3.3 DBP定时器

BQ24392具有一个符合BC1.2规范的死电池供应定时器。一旦检测到充电器且GOOD_BAT引脚为低电平，就会启动死电池定时器。如果GOOD_BAT持续低电平30分钟（最长45分钟），充电将被禁用，CHG_AL_N进入高阻态以指示这一情况。在DBP定时器超时后将GOOD_BAT置为高电平，会重新启动检测和DBP定时器。

3.4 使用BQ24932 GPIO

3.4.1 CHG_AL和CHG_DET

BQ24392有两个输出引脚CHG_AL_N和CHG_DET，主机可以使用它们来确定是否可以充电以及是低电流还是高电流充电。具体的输出解释如下表所示：	CHG_AL_N	CHG_DET	解释
High-Z	X	不允许充电
Low	Low	允许低电流充电
Low	High	允许高电流充电

系统必须定义低电流和高电流充电的含义。如果CHG_DET为高电平，系统可以尝试汲取2 A、1.5 A或1.0 A的电流。如果系统要支持大于1.5 A的充电器，那么系统必须使用能够监控VBUS电压的充电器IC，因为当尝试汲取更高的电流值时，VBUS电压可能会下降。此时，系统必须降低尝试汲取的电流量，直到找到一个VBUS电压稳定的状态。

3.4.2 SW_OPEN

SW_OPEN是一个开漏输出引脚，用于指示USB开关是打开还是关闭。当处于高阻态时，开关打开；当处于有效（低电平）状态时，开关关闭。主机应监控此引脚以了解开关的状态。

3.4.3 GOOD_BAT

GOOD_BAT由主机控制器用于向BQ24392指示电池的状态。此引脚会影响SDP或CDP的开关状态，并且如DBP定时器部分所述，也会影响DBP定时器。

3.5 EVM概述

BQ24392的EVM设计为独立运行，无需使用实验室设备即可评估电池充电检测或USB通信功能。不过，它也提供了测试点，用于对检测时间进行更详细的分析。

3.5.1 板载电源

EVM完全由充电器或连接到板上的PC提供的VBUS供电，并设有测试点用于监控设备连接时的VBUS电压。EVM还有一个LED输出，用于指示VBUS是否存在。此外，EVM包含一个3.3-V输出的低压差线性稳压器（LDO），用于为SW_OPEN输出和GOOD_BAT输入供电，因为这些引脚不能连接到VBUS。

3.5.2 GOOD_BAT选择跳线

EVM上有一个3针插头（J3），用于选择GOOD_BAT输入为高电平或低电平。跳线上的位置在EVM上有明确标记，方便使用。

3.5.3 测试点

EVM包含3个输出、1个输入以及D+和D–引脚的测试点。这些测试点还配有LED指示灯，当输出有效时指示灯会亮起。例如，CHG_DET输出为高电平时，对应的LED亮起；CHG_AL_N和SW_OPEN输出为低电平时，对应的LED亮起。

3.5.4 USB连接

微型USB连接器（J2）是BQ24392的公共端，标准A型USB连接器（J1）是BQ24392的主机端。板上还有一个直通路径，可用于测试，其连接器为J4和J5。

3.6 BQ24392快速启动评估

3.6.1 高电流充电器

高电流充电器包括BC1.2兼容的DCP、CDP、苹果充电器和TomTom充电器。插入这些高电流充电器后，BQ24392 EVM的输出LED状态如下表所示：	输出LED	状态
CH_AL_N	ON
CHG_DET	ON
SW_OPEN	OFF

3.6.2 低电流充电器

低电流充电器包括SDP和VBUS = 5 V且D+和D–浮空的非标准充电器。不同低电流充电器连接时的输出状态如下表所示，注意GOOD_BAT输入会影响SDP的SW_OPEN输出，但对非标准充电器没有影响。	连接类型	GOOD_BAT	LED状态
SDP	LOW	CHG_AL_N = ON，CHG_DET = OFF，SW_OPEN = OFF
SDP	High	CHG_AL_N = ON，CHG_DET = OFF，SW_OPEN = ON
Nonstandard	X	CHG_AL_N = ON，CHG_DET = OFF，SW_OPEN = OFF

3.6.3 USB通信

通过将SDP连接到公共端并将GOOD_BAT设置为高电平，可以通过BQ24392 EVM进行USB通信，例如与插入标准A型插座的USB拇指驱动器进行通信。

四、板载文档

4.1 物料清单

该EVM的物料清单详细列出了各个元件的设计编号、数量、值、描述、封装参考和零件编号等信息，为工程师进行硬件设计和开发提供了重要依据。

4.2 原理图

EVM的原理图展示了其电路设计，有助于工程师深入了解模块的工作原理和信号流向。

4.3 板载布局

通过一系列的PCB布局图，包括顶层覆盖层、顶层、接地层、电源层、底层和底层覆盖层等，工程师可以清晰地看到EVM的物理结构和布线方式，为实际的硬件设计和制造提供参考。

五、板载堆叠和布局指南

EVM的板载堆叠图显示了所有信号和平面层的厚度为1.4 mil，核心和预浸料均采用FR-4材料。合理的板载堆叠和布局设计对于保证模块的性能和稳定性至关重要。

六、相关文档

除了本用户指南外，还可以参考BQ24392充电器检测设备的相关文档（SLIS146），以获取更详细的技术信息。

七、使用注意事项

在使用BQ24392EVM时，需要注意以下几点：

1. EVM仅用于实验室和开发环境的可行性评估，在某些情况下，可用于业余爱好者环境，但所有提供给业余爱好者的EVM均需符合FCC认证。
2. EVM不是成品，不适合消费者使用，仅适用于熟悉电气机械组件处理危险和应用风险的技术合格电子专家。
3. 不得将EVM用作成品或集成到成品中。
4. 某些EVM可能不是由TI设计或制造的。
5. 在处理和使用EVM之前，必须阅读用户指南和所有其他相关文档，其中包含重要的安全信息。
6. 用户需承担EVM正确和安全处理及使用的所有责任和义务。
7. 如果EVM不符合用户指南或其他文档中规定的规格，可在交付日期起30天内返回TI进行全额退款。
8. TI不授予任何与EVM使用相关的专利或知识产权许可，也不承担应用协助、客户产品设计、软件性能或专利侵权等方面的责任。
9. 用户需自行确定EVM的使用是否符合适用的法律法规，并确保完全遵守。
10. 用户需确保自身及相关人员在处理和使用EVM时的安全，并保证EVM与人体的接口设计具有适当的隔离和安全措施。
11. 用户应采取合理的防护措施，以确保EVM的使用不会导致财产损失、人员伤亡。
12. 用户需负责EVM的正确处置和回收，符合所有适用的联邦、州和地方法规要求。

总之，BQ24392EVM为工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发充电器检测功能。通过深入了解其工作原理、使用方法和注意事项，工程师可以更好地利用该模块，为电子设备的充电系统设计提供有力支持。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？不妨在评论区分享一下。