深入解析bq2412x（bqSWITCHER™）评估模块（EVM）

在便携式设备的电源管理领域，高效、可靠的充电解决方案至关重要。bq2412x（bqSWITCHER™）评估模块（EVM）为工程师们提供了一个理想的测试平台，用于评估基于bq24120x产品系列的充电管理解决方案。本文将详细介绍该EVM的相关信息，包括背景、性能规格、测试设置、原理图、物理布局以及材料清单等内容。

文件下载：BQ24120EVM-001.pdf

一、产品背景

bqSWITCHER™系列是高度集成的锂离子和锂聚合物开关模式充电管理设备，专为广泛的便携式应用而设计。它采用小型热增强QFN封装，集成了同步PWM控制器和功率FET，具备高精度的电流和电压调节、充电调节、充电状态指示以及充电终止等功能。系统控制版本还提供额外输入，可在系统控制下实现全面的充电管理。

该系列设备以三个阶段对电池进行充电：调节、恒流和恒压。充电终止基于用户选择的最小电流水平，同时可编程充电定时器为充电终止提供备份安全保障。当电池电压低于内部阈值时，bqSWITCHER会自动重启充电；当 (V_{CC}) 电源移除时，它会自动进入睡眠模式。

二、性能规格

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(DC)})	(V_{REG}+0.6)	5	16	V
电池充电电流 (I_{O(CHG)})	-	1.33	2	A
功率耗散（bq24120，1 节电池）	(4.5V ≤ V{IN} ≤ 16V)，(V{(BAT)} = 4.2V)，(I_{OUT} = 1.33A)	-	0.6	W
功率耗散（bq24123，1 节电池）	(4.5V ≤ V{IN} ≤ 16V)，(V{(BAT)} = 4.2V)，(I_{OUT} = 1.33A)	-	0.6	W
功率耗散（bq24123，2 节电池）	(9V ≤ V{IN} ≤ 16V)，(V{(BAT)} = 8.4V)，(I_{OUT} = 1.33A)	-	0.85	W
功率耗散（bq24125，1 节电池）	(4.5V ≤ V{IN} ≤ 16V)，(V{(BAT)} = 4.2V)，(I_{OUT} = 1.33A)	-	0.6	W
功率耗散（bq24125，2 节电池）	(9V ≤ V{IN} ≤ 16V)，(V{(BAT)} = 8.4V)，(I_{OUT} = 1.33A)	-	0.85	W
功率耗散（bq24125，3 节电池）	(13.5V ≤ V{IN} ≤ 16V)，(V{(BAT)} = 12.6V)，(I_{OUT} = 1.33A)	-	1.17	W

为了便于充电评估，TS引脚的电压被固定为设定值，从而使其禁用。若要使用外部热敏电阻，可参考EVM原理图和SLUS688数据手册来更改R10和R11的值。

三、测试总结

3.1 测试设备

• 电源：采用限流的15V实验室电源，其电流限制设置为编程充电电流的125%（出厂设置为1.7A），这主要是为了安全考虑，实际直流输入电流应小于充电电流。
• 数字万用表：可选用两个Fluke 75数字万用表，用于测量输入和输出电压，以及电流检测电阻两端的电压降。

3.2 测试设置

bq2412x EVM板需要一个稳压电源，其电压应比电池组的稳压电压高约0.3V（1节电池组为4.2V；2节电池组为8.4V；3节电池组为12.6V），最大输入电压为16VDC。评估EVM需要1 - 3节电池组，应选择并设置EVM以对与待评估电池组相同数量的电池进行充电。具体的I/O和跳线连接设置可参考下表：	组件	-001	-002	-003
U1设备	bq24120	bq24123(1)	bq24125(2)
J1 DC+/DC - 输入电压范围（V）	5 - 16(3)	5 - 16	5 - 16
J2 BAT+/BAT - 串联电池数量	1	1	1
输出稳压电压（V）	4.2	4.2	4.2
J5	PG LED或EXT	LED或EXT	LED或EXT
J6	STAT1 LED或EXT	LED或EXT	LED或EXT
J7	STAT2 LED或EXT	LED或EXT	LED或EXT
J8	TTC或CMOD	TTC无跳线	TTC无跳线
J9	CE	CE跳线LO	CE跳线LO
J10	无跳线	Cells跳线LO	无跳线

注：(1) 若要作为2节电池版本（8.4V）运行，需将电池更换为2串联电池组，将J10设置为高电平，并将输入电压调整到9.2V - 16V之间。(2) 可更改R5和R7以将输出调节在约3.2V - 15.5V之间，需根据需要调整输入电压，出厂时输出设置为4.2VDC。(3) 出厂跳线选择以粗体显示。

设置EVM后，将输入电源预设到所需电压，关闭电源，然后将电源连接到J1。将电源的电流限制设置为编程充电电流的125%。测试设置连接和跳线设置选择是为独立评估而配置的，但也可更改以与外部硬件（如微控制器）接口。如需了解其他可选连接的更多功能信息，可参考EVM原理图和SLUS688数据手册。

3.3 测试程序

1. 打开电源，将其预设到表2中建议的值，并将电流限制设置约为1.7A。
2. 如果电池正在充电，(overline{PG}) 和STAT1指示灯应亮起。
3. 若电池电压低于 (V{(LOWV)}) 阈值，bq2412x将进入预调节模式。在此模式下，bq2412x会以ISET2引脚编程的低电流对电池进行预充电。若 (R{SET1}) 和 (R{SET2}) 电阻值相同，则预充电电流为快速充电电流的1/10（(I{PRE - CHG} = 1.33A / 10 = 133mA)），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，bq24120x将进入故障模式，此时STAT1和STAT2（若有）指示灯将熄灭。需注意，几种非充电模式共享此状态，切换输入电源或更换电池可重置故障模式。
4. 一旦电池电压高于 (V_{(LOWV)}) 阈值，电池将进入快速充电模式。该EVM编程的快速充电电流约为1.3A，此时PG和STAT1指示灯应亮起。
5. 当电池达到稳压（4.2V）时，随着电池达到满容量，电流将逐渐减小，PG和STAT1指示灯应保持亮起。
6. 当电流达到由 (R_{SET2}) 电阻设置的渐减终止阈值时，充电终止，PG指示灯应保持亮起，STAT1指示灯应熄灭，STAT2指示灯应亮起。
7. 若电池放电至再充电阈值，充电器将开始快速充电，PG指示灯应保持亮起，STAT2指示灯应熄灭，STAT1指示灯应亮起。

此外，还可以使用源表来测试EVM，源表可以吸收或提供电流，能轻松调整以测试每个模式，替代电池进行测试。

四、原理图

EVM的原理图如图1所示，它展示了整个电路的连接和组件布局，对于理解EVM的工作原理和进行电路分析非常有帮助。

五、物理布局

5.1 电路板布局

EVM的顶部组件视图和顶部丝印视图分别如图2和图3所示，顶部层和底部层视图分别如图4和图5所示。这些视图详细展示了电路板的物理结构和组件分布，有助于工程师进行安装、调试和维护。

六、材料清单

该设计使用的组件清单分别列于表3 - 表5中，涵盖了bq24120EVM - 001、bq24123EVM - 002和bq24125EVM - 003的材料信息。通过对这些组件的了解，工程师可以根据实际需求进行适当的调整，以满足不同应用的要求。

七、重要注意事项

7.1 评估板使用限制

该评估板仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适合一般消费者使用的成品。处理该产品的人员必须具备电子学培训，并遵守良好的工程实践标准。该评估板可能不满足欧盟关于电磁兼容性、限制物质（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE或UL等指令的技术要求。

7.2 操作范围限制

EVM应在输入电压范围0.6V - 16V和输出电压范围0.6V - 16V内运行，超出指定输入范围可能导致意外操作和/或对EVM造成不可逆损坏；施加超出指定输出范围的负载可能导致意外操作和/或对EVM造成永久性损坏。

7.3 温度注意事项

在正常运行期间，某些电路组件的外壳温度可能会超过125°C。只要保持输入和输出范围，EVM设计为在某些组件高于125°C的情况下仍能正常运行。这些组件包括但不限于线性稳压器、开关晶体管、通晶体管和电流检测电阻等。在操作过程中，靠近这些设备放置测量探头时，需注意它们可能会很烫。

总之，bq2412x（bqSWITCHER™）EVM为工程师提供了一个全面的充电管理解决方案评估平台。通过深入了解其性能规格、测试设置、原理图、物理布局和材料清单等信息，工程师可以更好地利用该EVM进行产品开发和优化。同时，务必遵守重要注意事项，确保安全、可靠地使用该评估板。你在使用类似评估板时是否也遇到过一些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。