BQ2571x评估模块：设计与测试全解析

在电子设计领域，充电模块的性能和稳定性至关重要。今天，我们就来深入探讨一下德州仪器（TI）的BQ2571x评估模块（EVM），它是一款SMBus或I2C控制的NVDC - 1降压升压充电器，为多化学电池充电应用提供了高效解决方案。

文件下载：BQ25710EVM-017.pdf

一、EVM特性亮点

1. 宽输入电压范围

该EVM支持3.5 - 24V的输入源，涵盖了多种电源场景，包括USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1（USB Type - C）和USB_PD。其输入工作范围为3.5 - 24V、0 - 6A，可适配1 - 4节电池配置，为不同的电池系统提供了灵活的充电选择。

2. 先进的电源路径管理

采用Narrow VDC（NVDC）电源路径管理，即使在无电池或电池深度放电的情况下，也能实现即时开机（PG1.0需要充电使能命令）。当适配器满载时，电池可补充系统电源，确保系统稳定运行。

3. 高频开关与通信接口

具备800kHz或1.2MHz的开关频率，适用于低外形电感，有助于减小电路体积。同时，通过SMBus（BQ25710）或I2C（BQ25713）端口进行通信，可实现最佳系统性能和状态报告。

4. 安全保护机制

集成了多种安全保护功能，如热关断、输入和系统过压保护以及MOSFET过流保护，保障了充电过程的安全性和可靠性。

5. 其他特性

支持USB OTG功能，输出电压可在3 - 20.8V之间调节；具备最大功率跟踪能力，可通过输入电压和电流调节实现；还可通过电池路径阻抗补偿加速充电时间，并且提供充电状态输出，方便连接LED或主机处理器。

二、设备一般描述

BQ2571x评估模块是用于评估SMBUS或I2C控制的降压升压充电的完整充电器模块。不过，该EVM不包含EV2400接口板，需要单独订购以进行评估。

BQ2571x是一款同步NVDC - 1电池降压升压充电控制器，具有低组件数量和高效率的特点，适用于空间受限的多化学电池充电应用。在充电过程中，充电器会根据输入源和电池条件自动在降压、升压和降压 - 升压配置之间切换，无需主机控制。

三、测试准备与流程

1. 设备定义

在测试过程中，遵循特定的命名约定，如VXXX表示外部电压供应名称，LOADW表示外部负载名称等。同时，装配图提供了跳线、测试点和各个组件的位置信息。

2. 所需设备

• 电源：能够提供24V、6A的电源。
• 负载：0 - 20V/0 - 6A的系统DC电子负载，以及Kepco负载（BOP36 - 6M或等效设备）。
• 仪表：六个Fluke 75万用表（或等效设备），包括四个电压计和两个电流计。
• 计算机：带有至少一个USB端口和USB电缆。
• EV2400通信套件。
• 软件：从http://www.ti.com/tool/BQstudio下载并安装BQstudio软件。

3. 设备设置

按照以下步骤进行设备设置：

• 设置电源#1为10V DC、5A电流限制，然后关闭电源。
• 将电源#1的输出与电流计串联连接到J1（VIN和GND），并在J1（VIN）和J1（GND）之间连接电压计。
• 将负载#1与电流计串联连接到J6（VSYS和GND），设置为1A的恒定电流模式，关闭负载#1，并在J6（VSYS和GND）之间连接电压计。
• 将负载#2与电流计串联连接到J5（VBAT和GND），设置Kepco负载输出为7V，关闭负载#2，在测试无真实电池时，在BAT引脚添加47µF电容。
• 将J3连接到EV2400，并连接到EV2400上的SMBus PORT 1（BQ25710）或I2C PORT 2（BQ25713）。
• 安装跳线，完成后测试设置如图2所示。
• 打开计算机和电源#1，打开BQstudio软件，选择充电器，根据不同型号选择相应的目标文件，将“更新模式”从“立即”更改为“手动”，点击“读取寄存器”。

4. 测试流程

充电功能测试

• 确保设备设置步骤已完成。
• 设置目标地址：BQ25710为12(9)，BQ25713为D6(6B)。
• 向充电选项0寄存器写入相应数值，测量相关电压值。
• 向充电电流寄存器写入数值，打开负载#1，测量系统电压。
• 打开VBAT负载，测量电池电压和电流。

OTG功能测试

• 设置EN_OTG高电平或短接TP37到TP35（EN_OTG）。
• 连接7V电源到VBAT负载，移除J1上的VIN电源。
• 向充电电压寄存器和OTG电压、电流寄存器写入相应数值。
• 选择EN_OTG在充电选项3中，测量J1（VIN）的电压。

四、物料清单、电路板布局和原理图

1. 物料清单

详细列出了BQ2571x EVM的物料清单，包括电容、电阻、二极管、MOSFET、电感等各种组件的型号、数量、制造商等信息。除非在替代部件编号或替代制造商列中另有说明，所有部件都可以用等效部件替代。

2. 电路板布局

提供了电路板的顶部和底部组装图，以及PCB的各层布局图，帮助工程师了解电路板的结构和组件分布。

3. 原理图

展示了EVM的原理图，为电路设计和调试提供了重要参考。

五、使用注意事项

1. 适用范围

该EVM仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装在任何成品中，也不适用于消费或家庭使用。

2. 有限保修

TI对EVM提供90天的有限保修，但在特定情况下（如非TI原因导致的不合格、用户设计问题或未按时付款等）不承担责任。用户需在规定时间内通知TI任何明显或隐藏的缺陷。

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、日本的无线电法规定以及欧盟的电磁兼容性指令等。用户在使用时需遵守相应的法规。

4. 使用限制和警告

EVM不得用于功能安全和/或安全关键评估，用户在使用前必须阅读并遵守用户指南和其他相关文档中的警告和限制通知，确保在TI推荐的规格和环境条件下操作，避免超出规定范围导致人身伤害或财产损失。

总之，BQ2571x评估模块为电子工程师提供了一个全面的充电解决方案测试平台。通过深入了解其特性、测试流程和注意事项，工程师们可以更好地利用该模块进行产品设计和开发，确保充电系统的性能和可靠性。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。