德州仪器bq24600/20/40 EVM（HPA421）多节同步开关模式充电器评测

大家好，今天来深入探讨德州仪器的bq24600/20/40 EVM（HPA421）多节同步开关模式充电器。这款充电器在电池充电领域有着广泛应用，下面从多个方面为大家详细介绍。

文件下载：BQ24600EVM.pdf

一、EVM特性与概述

1.1 EVM特性

• 评估模块：专为bq24600、bq24620和bq24640设计的评估模块，方便工程师对芯片进行测试和评估。
• 高效同步降压充电器：具备高转换效率，能有效减少能量损耗。
• 用户可编程电池电压：最高可支持26V的电池电压，满足不同电池的充电需求。
• 宽范围AC适配器：AC适配器工作范围为5V - 28V，适应性强。
• LED指示与测试点：通过LED指示控制和状态信号，还设有关键信号测试点，方便测试，且有跳线，便于更改连接。

1.2 总体描述

• 芯片功能：bq24600适用于锂离子或锂聚合物电池充电；bq24620专为磷酸锂电池充电设计；bq24640则用于超级电容器充电。这些芯片提供恒频同步PWM控制器，具备高精度充电电流和电压调节、适配器电流调节、终止、充电预处理和充电状态监测等功能。
• 充电阶段：bq24600和bq24620采用三阶段充电方式，即预处理、恒流和恒压阶段。当电流达到用户可选择的最小值时，充电终止，同时可编程充电定时器提供安全备份。

1.3 I/O描述

该评估板的I/O接口丰富，不同接口有不同功能。例如，J1用于连接AC适配器，J2可接入外部BATDRV和ACDRV信号，J3连接系统和电池组等。详细的接口信息可参考文档中的表格。大家在实际设计中，一定要根据具体需求正确连接这些接口哦。

1.4 控制与关键参数设置

评估板通过跳线进行关键参数设置，如BATDRV、ACDRV、VPULLUP等的连接设置。工厂设置也有明确说明，工程师可根据实际情况进行调整。在设置这些参数时，需要仔细对照表格，确保设置正确，避免出现问题。

二、测试总结

2.1 定义

测试过程中采用了一系列命名约定，如VXXX表示外部电压供应名称，LOADW表示外部负载名称等。这些约定有助于准确描述测试过程和结果，大家在测试时要牢记这些定义，避免混淆。

2.2 设备

测试需要多种设备，包括三个不同规格的电源供应器、两个负载和七个万用表（或四个电压计和三个电流计）。这些设备的规格要求明确，在选择设备时要严格按照要求进行，以确保测试结果的准确性。

2.3 设备设置

设备设置步骤较为复杂，需要依次对电源供应器进行参数设置，并将其与评估板的相应接口连接。同时，要连接好负载和测量仪器。设置完成后，测试设置如图1所示。在进行设备设置时，一定要按照步骤操作，避免出现连接错误或参数设置不当的情况。

2.4 测试程序

• AC适配器检测阈值：按照设备设置步骤操作后，开启电源，通过增加PS#1的输出电压，观察相关电压和LED状态，确保满足规定的测量值和观察结果。
• 充电器调节电压：增加PS#1的电压，观察电池电压和相关测试点电压，同时注意LED状态。不同芯片（bq24600、bq24620、bq24640）的电池峰值电压有所不同。
• 充电电流：通过控制跳线和负载，测量不同情况下的充电电流，并观察LED状态。充电电流会随着负载电压的变化而变化，大家可以思考一下这种变化的原理是什么呢？
• 充电器热阻截止：通过调节PS2的输出电压，观察充电电流和LED状态，确定充电器在不同温度条件下的工作情况。
• 电源路径选择：通过控制跳线和电源供应器，观察系统电压和相关信号，确定电源路径的选择情况。

三、PCB布局指南

• PowerPAD焊接：bq24600/20/40封装背面的PowerPAD必须焊接到PCB接地层，并确保IC下方有足够的热过孔连接到其他层的接地平面，以保证良好的散热和电气性能。
• 控制与功率阶段布线：控制阶段和功率阶段应分开布线，每层的信号接地和功率接地仅在功率焊盘处连接，减少干扰。
• 电流感测电阻连接：充电电流感测电阻必须通过Kelvin接触连接到SRP和SRN，并尽量减小环路面积，同时将这些引脚的去耦电容靠近IC放置。
• 去耦电容放置：DCIN、VREF、VCC、REGN和BAT的去耦电容应尽量靠近IC引脚，并使互连线路最短，以提高电源稳定性。

四、板布局与原理图

文档提供了评估板的各层布局图和原理图，包括顶层、第二层、第三层、底层等的布局，以及整体的原理图。这些图纸对于理解评估板的结构和电路连接非常有帮助，大家可以结合这些图纸进行设计和调试。

五、物料清单

文档详细列出了评估板的物料清单，包括不同芯片（bq24600 - 001、bq24620 - 002、bq24640 - 003）对应的元器件、值、描述、尺寸、零件编号和制造商等信息。在进行设计和采购时，可根据这些信息准确选择所需的元器件。

六、重要注意事项

• 使用目的：该评估板仅用于工程开发、演示或评估，并非适合一般消费者使用的成品。
• 安全责任：用户需具备电子培训并遵守良好的工程实践标准，承担产品安全处理的责任，同时需对TI进行赔偿。
• FCC警告：该评估板未经过FCC规则测试，可能会产生射频干扰，使用时需注意。
• 操作范围：应在18V - 22V的输入电压范围和0V - 18V的输出电压范围内操作，避免超出范围导致意外操作或损坏。
• 温度注意：正常操作时，部分电路组件的外壳温度可能超过60°C，设计时要注意散热。

总之，德州仪器的bq24600/20/40 EVM（HPA421）多节同步开关模式充电器功能强大，但在使用过程中需要注意诸多细节。希望这篇文章能对大家在相关设计和测试工作中有所帮助。大家在实际应用中遇到什么问题，欢迎一起交流探讨。