深入了解 bq25120AEVM 和 bq25122EVM 评估模块

作为电子工程师，在设计可穿戴设备和低功耗便携式应用时，电池充电管理模块是一个关键的组件。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的 bq25120AEVM 和 bq25122EVM 评估模块。这两个评估模块在电池充电管理方面表现出色，能够帮助我们更高效地进行产品设计和开发。

文件下载：BQ25120AEVM.pdf

1. 模块概述

1.1 评估套件内容

bq25120AEVM 评估套件包含了评估所需的基本组件，如 bq25120AEVM 评估板和 Micro - USB 电缆。需要注意的是，不要将 BQ25120AEVM 连接到 LaunchPad™ 板，在连接前要确保有正确的跳线设置，否则 J13 的电源会反馈到 LaunchPad 中。

1.2 bq25120A IC 特性

bq25120A 是一款高度集成的电池充电管理 IC，专为可穿戴设备集成了最常见的功能，包括线性充电器、稳压输出、负载开关、带定时器的手动复位以及电池电压监测。其在运行和关机期间的低静态电流，能够最大程度延长电池寿命。该设备支持 5 mA 至 300 mA 的充电电流，输入电流限制、充电电流、PWM 输出电压、LDO 输出电压等参数都可以通过 I2C 接口进行编程。电池采用标准的锂离子充电曲线进行充电，分为预充电、恒流和恒压三个阶段。

1.3 bq25120A EVM 特性

bq25120A EVM 是一个完整的电池电源管理模块，用于评估单节锂离子和锂聚合物电池供电系统的紧凑、高度集成、灵活、高效的线性充电解决方案，适用于可穿戴设备和低功耗便携式应用。其关键特性包括：

• 可配置的 300 - mA 降压调节器（默认 1.8 V）。
• 启用 PWM 时典型 (I_{0}) 为 700 - nA。
• 0.5% 精确的电池电压调节（可在 3.6 V 至 4.65 V 之间以 10 - mV 步长配置）。
• 可配置的终止电流低至 500 µA。
• 2.5 mm × 2.5 mm WCSP 封装和 6 个外部组件，实现最小化解决方案。
• 电源路径管理，为系统供电并为电池充电，可实现小于 150 - nA 的运输模式电池静态电流，延长保质期。
• 带可调定时器的按钮唤醒和复位功能。
• 电池充电器工作电压范围为 3.4 V – 5.5 V (V_{IN })（5.5 - V OVP，20 - V 耐受）。
• 通过 I2C 控制关键参数。

2. 设置步骤

2.1 电源供应

需要使用具有特定特性的电源：

• 电源 #1（PS#1）：需要一根 Micro - USB 电缆。
• 电源 #2（PS#2）：需要一个能够提供 5 V、1 A 电流的电源。

2.2 测量仪器

使用该 EVM 时需要以下测量仪器：

• 一台示波器。
• 四个示波器探头。
• 一台数字万用表。

2.3 工具和软件 GUI（可选）

可以使用 EV2400 接口板和 BqStudio 软件与该 EVM 配合使用，具体细节可参考 www.ti.com。

3. 设备设置

设置 EVM 时，按照以下步骤进行：

1. 将电源 #2（PS#2）设置为 3.8 V、1 - A 电流限制，然后关闭电源。
2. 将示波器探头（SC#1）连接到 VIN 和 GND 两端。
3. 将示波器探头（SC#2）连接到 VBAT 和 GND 两端。
4. 将示波器探头（SC#3）连接到 VPMID 和 GND 两端。
5. 将示波器探头（SC#4）连接到 VSYS 和 GND 两端。
6. 将数字万用表（DMM#1）连接到 TS 和 GND 两端。
7. 按照图 2 配置跳线。

4. 操作流程

4.1 设置电位器

设置电位器时，需确保设备设置步骤已完成，且两个电源都未开启。将 DMM#1 设置为测量电阻，转动电位器直到 (R 6 = 4 k Omega)，然后将 DMM#1 的正极移到 TS。

4.2 禁用充电

通过以下步骤关闭电源：

1. 安装跳线，将 CD 连接到 VSYS。
2. 启用 PS#1 和 PS#2。
3. 观察 USER LED 熄灭。
4. 在 SC #1 上测量 (VIN (GND) = 5 V pm 100 mV)。
5. 在 SC #2 上测量 (VBAT (GND) = 3.8 V pm 50 mV)。
6. 在 SC #3 上测量 (VPMID (GND) = 5 V pm 200 mV)。
7. 在 SC #4 上测量 (SYS (GND) = 1.8 V pm 50 mV)。
8. 禁用 PS#1 和 PS#2。

4.3 运输模式

实现运输模式操作的步骤如下：

1. 将 EV2400 接口板连接到 EVM。
2. 从 www.ti.com 安装 BqStudio 软件 GUI，从电池管理工作室（bqStudio）软件文件夹下载最新的 BqStudio 版本（应为名为 SLUC525.zip 的压缩文件）。
3. 启用 PS#1 和 PS#2。
4. 打开软件 GUI。
5. 进入 GUI 的字段视图，读取所有寄存器，所有默认寄存器值应显示在寄存器映射中。
6. 安装跳线，将 CD 连接到 SYS。
7. 禁用 PS#1。
8. 在软件 GUI 中勾选 “EN_SHIPMODE” 前面的框。
9. 禁用 PS#2。
10. 移除连接 CD 到 VSYS 的跳线。

4.4 设备关机

禁用所有电源，移除所有连接，注意不要干扰电位器的设置。

5. 原理图和默认设置

5.1 原理图

图 5 展示了 EVM 的原理图，它清晰地呈现了各个元件的连接方式和电路结构，对于理解模块的工作原理非常有帮助。

5.2 默认设置

bq25120AEVM 模块可以通过 I2C 和 EV2400 通信接口更改关键参数，但该设备的操作并不一定需要 I2C 通信。模块被编程为表 2 中描述的默认设置，包括 BAT_UVLO、VSYS、LS 和 LDO、VBREG、ICHG、IPRETERM、输入 ILIM、VIN_DPM_ON、VIN_DPM 阈值、自动充电和安全定时器等参数。

6. 推荐操作条件

表 3 列出了推荐的操作条件，涵盖了输入电压范围、电池电压范围、负载开关和 LDO 的电压范围、输入电流、输出电流以及工作结温范围等。需要注意的是，任何超过所示电压的情况应该是瞬态事件，并且某些输入在 (V{(BAT) }) 或 (V{IN}) 下支持 6.6 V 的时间应少于其寿命的 10%，同时会伴随着电流和/或性能的降低。

7. 物料清单和电路板布局

7.1 物料清单

表 4 详细列出了 bq25120AEVM 的物料清单，包括每个元件的设计编号、数量、值、描述、封装参考、零件编号、制造商以及替代零件编号和制造商等信息。除非在替代零件编号或替代制造商列中另有说明，否则所有零件都可以用等效零件替代。

7.2 电路板布局

图 6 至图 15 展示了 BMS001 EVM PCB 电路板的布局，包括顶层覆盖层、顶层阻焊层、顶层、信号层 1、信号层 2、底层、底层阻焊层、钻孔图、电路板尺寸和组件俯视图等。这些布局图对于电路板的设计和制造具有重要的指导意义。

8. 修订历史和标准条款

8.1 修订历史

从 2017 年 9 月的原始版本到 A 修订版，主要的更改包括在用户指南中添加了 bq25122EVM、PCB 配置表以及 bq25122 的默认设置。

8.2 标准条款

文档中还包含了评估模块的标准条款，如交付、有限保修和相关补救措施/免责声明、监管通知、EVM 使用限制和警告、信息准确性、免责声明、用户的赔偿义务和陈述、损害赔偿和责任限制、退货政策、适用法律和邮寄地址等。这些条款对于正确使用和处理评估模块非常重要，工程师在使用前应仔细阅读。

通过对 bq25120AEVM 和 bq25122EVM 评估模块的详细了解，我们可以更好地利用它们进行电池充电管理系统的设计和开发。在实际应用中，你是否遇到过类似模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。