深入了解bq25600和bq25600D PWR771评估模块

在电子设备的设计与开发中，充电模块的性能至关重要。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的bq25600和bq25600D PWR771评估模块（EVM），了解其特性、测试方法以及相关注意事项。

文件下载：BQ25600DEVM-771.pdf

一、模块概述

1.1 EVM特性

bq25600(D)评估模块是一个完整的充电器模块，用于评估使用bq25600(D)设备的I2C控制单NVDC - 1充电。相关设备的数据表信息如下：	设备	数据表	EVM标签	变体
bq25600	SLUSCJ4	bq25600EVM - 771	003
bq25600D	SLUSCJ4	bq25600DEVM - 771	004

需要注意的是，该EVM不包括USB - to - GPIO或EV2300/EV2400接口板，若要评估EVM，需单独订购USB - to - GPIO接口板。

1.2 I/O描述

EVM上的跳线连接和接口具有特定的功能，分别如下：

1. I/O连接：	插孔	描述
   J1 - VAC	输入：正极端子
   J1 - GND	输入：负极端子（接地端子）
   J2 - PMID	PMID引脚连接，移动电源输出
   J2 - GND	接地和移动电源输出负极端子
   J3	输出迷你USB端口
   J4 - SYS	连接到系统
   J4 - GND	接地
   J5 - BAT	连接到电池组
   J5 - BATSNS	连接到电池组用于电压感测
   J5 - GND	接地
   J6	I2C 4引脚连接器
   J7	USB - TO - GPIO连接器

2. 跳线连接： 不同设备的跳线设置有所不同，例如：	插孔	描述	bq25600设置	bq25600D设置
   JP1	D +和PSEL引脚选择	短接PSEL到低电平	未安装
   JP2	CE引脚设置：拉低以启用充电	安装	安装
   ...	...	...	...

3. 推荐操作条件： 模块的正常运行需要满足一定的条件，如：	符号	描述	最小值	典型值	最大值	单位
   VVBUS	交流适配器输入电压	3.9	5	14	V
   VBAT	施加在VBAT端子上的电压	0	4.208	4.624	V
   IBAT	快速充电电流	0		2.5	A
   IBATOP	通过内部MOSFET的放电电流	0		6	A
   IIN	交流适配器输入的最大输入电流	0		3.25	A

二、测试总结

2.1 测试设备

为了对EVM进行测试，需要准备以下设备：

1. 电源：一个能够提供5V、1A的电源（PS#1），虽然该模块能处理更大的电压和电流，但本次测试不需要。
2. 负载：
   • 负载#1：4象限电源，恒定电压<4.5V，0 - 20V、0 - 5A、>30W的系统，设置为恒定电压负载模式；或者Kepco负载：BOP 20 – 5M，DC 0到±20V，0到±5A（或更高）。
   • 负载#2：用于升压模式，PMID到GND负载，10Ω、5W或更大。
3. 仪表：六个Fluke 75万用表（或等效或更好的）；或者四个等效电压表和两个等效电流表，电流表必须能够测量5A电流。
4. 计算机：一台至少有一个USB端口和USB电缆的计算机，并正确安装bq25600DEVM评估软件。
5. USB - to - GPIO通信套件：EV2300/EV2400基于USB的PC接口板。
6. 软件：从www.ti.com下载bqStudio，并按照安装步骤进行安装，该软件支持Microsoft® Windows® XP和Windows 7操作系统。

2.2 设备设置

设备设置步骤如下：

1. 将PS#1设置为5V直流、1A电流限制，然后关闭电源。
2. 将PS#1的输出与电流表（万用表）串联连接到J1（VBUS和GND）。
3. 在TP1（VBUS）和TP18（GND）之间连接电压表。
4. 打开负载，将其设置为恒定电压模式，并将输出设置为2.5V。
5. 关闭（禁用）负载。
6. 将负载连接到J5（BAT和GND）。
7. 在TP9（BAT）和TP20（GND）之间连接一个电压表以测量电池电压，在TP28和TP29之间连接另一个电压表以测量电池电流感测电阻电压（感测电阻为10mΩ），也可以使用可选的电流表串联测量电池电流。
8. 使用USB电缆将EV2300/2400 USB接口板连接到计算机，并使用4引脚电缆将I2C端口连接到J8。
9. 按照表3或图2所示安装分流器。
10. 打开计算机并启动电池管理工作室（bqStudio）。
11. 选择充电器和bq25600（或bq25600D）评估软件。

2.3 测试程序

2.3.1 电流设置

打开PS#1，测量Vsys（TP8(SYS)，TP17(GND)） = 3.65（典型值）。

2.3.2 充电电压和电流调节以及设备ID验证

验证EVM的输出和IC。

2.3.3 充电器模式验证

1. 启用负载#1，测量相关电压和电流：
   • 初始负载设置下：V(TP8(SYS)，TP17(GND)) = 3.65V（典型值），V(TP9(BA1)，TP17(GND)) = 2.5V（典型值），IBAT = 75mA（典型值，预充电电流）。
   • 负载改为3.7V时：V(TP8(SYS)，TP17(GND)) = 3.8V（典型值），V(TP9(BA1)，TP17(GND)) = 3.7V（典型值），IBAT = 1500mA（典型值，快速充电电流）。
2. 调整R10改变充电电流，调整R11改变输入电流限制。
3. 关闭并断开负载#1和PS#1。

2.3.4 升压模式验证

1. 不安装JP3。
2. 如果从BAT +到GND连接的恒定电压负载不是4象限电源（提供电流），移除负载，使用第一步中断开的电源，设置为3.7V和2A电流限制，并连接在BAT +和GND之间。
3. 在J2 PMID(+)到GND(–)之间施加10Ω（5W或更大）电阻。
4. 验证J2上的VPMID到GND，测量VPMID = 5.15V（典型值）。
5. 关闭并断开电源。
6. 移除PMID处的10Ω电阻。

2.3.5 有用提示

在测试过程中，要注意以下几点：

1. 各种电源、电池和负载的引线和电缆有电阻，电流表也有串联电阻。充电器会根据其VBUS引脚、BAT引脚和TS引脚感测的电压动态降低充电电流，因此必须使用电压表尽可能靠近IC引脚测量电压，而不是依赖电源的数字读数。
2. 当使用能够提供和吸收电流的源表作为电池模拟器时，建议在EVM BAT和GND连接器处添加一个大电容（1000 + μF），以防止由于充电器输出和源表输入在各自调节环路带宽内的阻抗不匹配而导致BAT引脚振荡。
3. 为了精确测量接近终止时的充电电流和电池调节，与电池或电池模拟器串联的电流表不应设置为自动量程，甚至可能需要完全移除。

三、PCB布局指南

为了实现最小的开关损耗，需要最小化开关节点的上升和下降时间。正确布局组件以最小化高频电流路径环路对于防止电场和磁场辐射以及高频谐振问题非常重要。PCB布局应遵循以下优先级列表：

1. 将输入电容尽可能靠近PMID引脚和GND引脚连接，并使用最短的铜迹线连接或GND平面。
2. 在电感器和IC附近放置输出电容。
3. 去耦电容应放置在IC引脚旁边，并使迹线连接尽可能短。
4. 将电感器输入端子和SW引脚尽可能靠近，最小化该迹线的铜面积以降低电场和磁场辐射，但要使迹线足够宽以承载充电电流，不要使用多层并联连接，最小化该区域与任何其他迹线或平面的寄生电容。
5. 可以将所有接地连接在一起以减小PCB尺寸并改善散热。
6. 尽量避免在其他层中与高频迹线平行的接地平面。

四、电路板布局、原理图和物料清单

4.1 原理图

提供了bq25600 EVM和bq25600D EVM的原理图，可用于深入了解模块的电路结构。

4.2 物料清单

详细列出了bq25600EVM - 771和bq25600DEVM - 771的物料清单，包括元器件的设计编号、数量、值、描述、封装参考、零件编号、制造商、替代零件编号和替代制造商等信息。

五、使用限制和注意事项

5.1 适用范围

EVM仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中使用，用于评估TI半导体产品的可行性、进行实验或科学分析，不得直接或间接组装在任何成品中，也不得用于消费或家庭用途。

5.2 有限保修

TI保证TI EVM在交付给用户后90天内符合TI公布的规格，但在某些情况下（如因用户疏忽、误用、不当安装或测试等导致的不符合），TI不承担责任。用户需在交付后10个工作日内通知TI任何明显缺陷，在检测到隐藏缺陷后10个工作日内通知。TI的责任仅限于修理、更换EVM或贷记用户账户。

5.3 监管通知

不同地区对EVM有不同的监管要求，如美国的FCC规定、加拿大的Industry Canada规定、日本的相关规定以及欧盟的电磁兼容性指令等。用户在使用EVM时需遵守相应地区的法规。

5.4 使用限制和警告

1. EVM不得用于功能安全和/或安全关键评估，包括但不限于生命支持应用的评估。
2. 用户在操作EVM之前必须阅读并应用TI提供的用户指南和其他可用文档，包括任何警告或限制通知。
3. 安全相关警告和限制：
   • 用户应在TI推荐的规格和环境条件下操作EVM，超过指定的性能评级和规格可能导致人身伤害、死亡或财产损失。
   • EVM仅适用于技术合格的专业电子专家，用户需承担正确和安全处理及使用EVM的所有责任和义务。
4. 用户需自行确定EVM是否受任何适用的国际、联邦、州或地方法律法规的约束，并承担遵守这些法律法规的责任，同时负责EVM的正确处置和回收。

5.5 信息准确性和免责声明

TI尽力提供准确的EVM信息，但不保证EVM描述、可用性或其他信息的准确性、完整性、可靠性、及时性或无错误。EVM和相关材料按“原样”提供，TI不承担其他明示或暗示的保证。

5.6 用户赔偿义务

用户需为TI及其许可方和代表辩护、赔偿并使其免受因不按照规定处理或使用EVM而产生的所有索赔、损害、损失、费用和责任。

5.7 损害和责任限制

TI在任何情况下均不对特殊、间接、惩罚性、偶然、后果性或示例性损害负责，TI的总责任不超过用户在过去12个月内为特定EVM支付的总金额。

5.8 返回政策

除非另有规定，TI不提供退款、退货或换货服务。如果用户认为被错误收费或交付违反适用订单，应联系TI。所有退款将在组件退回后30个工作日内全额支付，不包括任何邮费或包装费用。

5.9 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。

通过以上对bq25600和bq25600D PWR771评估模块的详细介绍，相信电子工程师们对该模块有了更深入的了解。在实际应用中，务必严格遵守相关的使用限制和注意事项，以确保测试和开发工作的顺利进行。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。