1.5 基于升压、降压芯片的6A及6A以下电池测试设备电路设计

那接下来我会给大家介绍一下

TI 在 6A 以下的一个新的

半集成的一个

电池检测设备的一个方案

那大家可以参考 PMP15043

这个参考设计

那整体的解决方案

实际上与之前 TL594

或者 LM5170 的方案类似

那唯一变化的是

我们将功率器件换成了

buck 或者 boost

那 buck 是用于给电池充电

buck 是用于给电池放电

那通过分别使能

和关断两个变流器实现电流换向

两个变换器分别是

实现升压功能的 TPS61178

以及实现降压功能的 TPS54821

那两个功率器件可以共用一个电感

但是当共用一个电感之后

会给设计带来稍许一些的复杂性

我会在后面进一步解释

那根据电池充电和放电的要求

开通 TPS61178 或者 54821

那同样采用电流环

或者电压环通过 COM PIN

去控制电流或者控制电压

TPS54821 是一颗 17V 输入

8A 输出的同步整流降压变换器

那集成两个 MOSFET

导通电阻分别为 26 毫欧和 19 毫欧

那开关频率可以通过外部电阻

从 200K 赫兹调整到 1.6 兆赫兹

这个对优化器件的效率

最小输出电压

无源器件的参数和体积是很有用的

在 BUCK 启动过程中下管保持

在 BUCK 启动过程中下管保持关断

在输出电压偏置时

不会出现反相电流

那上管集成周期性的峰值电流保护

限制每个开关周期的电感峰值电流

那更多的细节可以去下载规格书

TPS61178是一颗 20V 出

最大电感电流峰值是 10A

集成 MOSFET 的一个升压芯片

那上下管的内阻分别是 16 毫欧

同样是可以通过外部的电阻来调节

开关频率从 200K 到 2.2 兆赫兹

那它有两个版本

第一个是轻载高效模式的一个版本

那第二个是强制 PWM 模式的版本

那同样集成了单周期的

峰值电流保护功能

以及输出侧过压保护

那这个升压 IC 和降压 IC 的

外围器件的选择和连接

与规格书推荐的参考电路基本一致

有几个需要注意的点

首先是升压器件的供电

Vin 不能低于2.7伏

否则 IC 会进入保护

可以通过外加 5V 或者 12V

给 Vin 供电

保持芯片能够处于正常的工作状态

第二点是需要五伏通过二极管

为自举电容供电

实际上是为 IC 内部续流管

驱动电流供电

保证 TPS61178 在关断以后

一样能够保证续流二极管 MOS 的

驱动电路可靠供电

这行为升压芯片和降压芯片

共用一个电感

在降压电流工作时

保证升压电路可靠关断

第三点是通过

下拉 BUCK 芯片的SS PIN 脚

保持使能为高的方式关断 BUCK

原因是保证 IC 内部的 MOS 可靠关断

因为这样这个同样是因为

在降压关断后升压芯片可能在工作

并且这个是电流控制

和电压控制的原理图

首先是电流采样

因为电流采样放在电池的正端输入

所以仍然需要使用

高共模抑制比的仪表放大器

也可以将采样电阻放在电池负端

使用 OP07 或者 TLV07

检测电池电流

虽然图中没有给出一个

方向的切换的一个芯片

但是我们还是需要使用这个功能

那采样电路会分成两路

其中一路经过运放

控制升压电路的电流

那另一路通过运放之后

控制降压电路的电流

运放的输出串联二极管

然后接入芯片的 com 脚

芯片利用这个 com 信号

控制电感电流峰值

运放的输出只有下拉能力

com 脚上拉依靠芯片内部的跨导放大器

com 对地的肖特基用于限制最小的负电压

那电池电压的控制方式

与前面介绍的相类似

这里就不做更多的解释了

对于功率全集成的器件来说

PCB 布板同样重要

特别是升压芯片的输出电容

和降压芯片的输入电容

也就是母线侧的电路

必须要有一个 1uF 0603 的封装

放在 IC 的旁边

比如 PCB 中的C8和C15

那连线必须要有足够的宽度

右侧的 PCB 在 IC 功率 PIN 脚

周边需要放上过孔进行散热

其他外围器件应该放在 IC 旁边

走线尽量短而且直接

那采用前面 LM5170

类似的简单校准方法之后

测试结果如图所示

当降压或升压芯片开始工作时

满量程电流精度都在万分之二以下

这就是这一次电池检测设备的一些分享

那这只是 TI 关于新的一些

方案的一些总结和一些参考设计

在这里介绍给大家

那大家也可以去通过

数字方式去实现电池检测的一些方案

或者通过更多的一些方式去实现

那不仅仅是只限于这里的三种方式

非常感谢大家参加此次视频培训

对更多的资料大家可以登录 ti.com

也就是 TI 的官网去下载

并且可以申请样片或者 EVM 板

对更多的一些技术问题

大家可以登录 TI 的官方论坛

也就是 e2e.com

或者 e2e 中国去进行提问

会有我们的工程师会很快的进行回复

谢谢大家

那接下来我会给大家介绍一下

TI 在 6A 以下的一个新的

半集成的一个

电池检测设备的一个方案

那大家可以参考 PMP15043

这个参考设计

那整体的解决方案

实际上与之前 TL594

或者 LM5170 的方案类似

那唯一变化的是

我们将功率器件换成了

buck 或者 boost

那 buck 是用于给电池充电

buck 是用于给电池放电

那通过分别使能

和关断两个变流器实现电流换向

两个变换器分别是

实现升压功能的 TPS61178

以及实现降压功能的 TPS54821

那两个功率器件可以共用一个电感

但是当共用一个电感之后

会给设计带来稍许一些的复杂性

我会在后面进一步解释

那根据电池充电和放电的要求

开通 TPS61178 或者 54821

那同样采用电流环

或者电压环通过 COM PIN

去控制电流或者控制电压

TPS54821 是一颗 17V 输入

8A 输出的同步整流降压变换器

那集成两个 MOSFET

导通电阻分别为 26 毫欧和 19 毫欧

那开关频率可以通过外部电阻

从 200K 赫兹调整到 1.6 兆赫兹

这个对优化器件的效率

最小输出电压

无源器件的参数和体积是很有用的

在 BUCK 启动过程中下管保持

在 BUCK 启动过程中下管保持关断

在输出电压偏置时

不会出现反相电流

那上管集成周期性的峰值电流保护

限制每个开关周期的电感峰值电流

那更多的细节可以去下载规格书

TPS61178是一颗 20V 出

最大电感电流峰值是 10A

集成 MOSFET 的一个升压芯片

那上下管的内阻分别是 16 毫欧

同样是可以通过外部的电阻来调节

开关频率从 200K 到 2.2 兆赫兹

那它有两个版本

第一个是轻载高效模式的一个版本

那第二个是强制 PWM 模式的版本

那同样集成了单周期的

峰值电流保护功能

以及输出侧过压保护

那这个升压 IC 和降压 IC 的

外围器件的选择和连接

与规格书推荐的参考电路基本一致

有几个需要注意的点

首先是升压器件的供电

Vin 不能低于2.7伏

否则 IC 会进入保护

可以通过外加 5V 或者 12V

给 Vin 供电

保持芯片能够处于正常的工作状态

第二点是需要五伏通过二极管

为自举电容供电

实际上是为 IC 内部续流管

驱动电流供电

保证 TPS61178 在关断以后

一样能够保证续流二极管 MOS 的

驱动电路可靠供电

这行为升压芯片和降压芯片

共用一个电感

在降压电流工作时

保证升压电路可靠关断

第三点是通过

下拉 BUCK 芯片的SS PIN 脚

保持使能为高的方式关断 BUCK

原因是保证 IC 内部的 MOS 可靠关断

因为这样这个同样是因为

在降压关断后升压芯片可能在工作

并且这个是电流控制

和电压控制的原理图

首先是电流采样

因为电流采样放在电池的正端输入

所以仍然需要使用

高共模抑制比的仪表放大器

也可以将采样电阻放在电池负端

使用 OP07 或者 TLV07

检测电池电流

虽然图中没有给出一个

方向的切换的一个芯片

但是我们还是需要使用这个功能

那采样电路会分成两路

其中一路经过运放

控制升压电路的电流

那另一路通过运放之后

控制降压电路的电流

运放的输出串联二极管

然后接入芯片的 com 脚

芯片利用这个 com 信号

控制电感电流峰值

运放的输出只有下拉能力

com 脚上拉依靠芯片内部的跨导放大器

com 对地的肖特基用于限制最小的负电压

那电池电压的控制方式

与前面介绍的相类似

这里就不做更多的解释了

对于功率全集成的器件来说

PCB 布板同样重要

特别是升压芯片的输出电容

和降压芯片的输入电容

也就是母线侧的电路

必须要有一个 1uF 0603 的封装

放在 IC 的旁边

比如 PCB 中的C8和C15

那连线必须要有足够的宽度

右侧的 PCB 在 IC 功率 PIN 脚

周边需要放上过孔进行散热

其他外围器件应该放在 IC 旁边

走线尽量短而且直接

那采用前面 LM5170

类似的简单校准方法之后

测试结果如图所示

当降压或升压芯片开始工作时

满量程电流精度都在万分之二以下

这就是这一次电池检测设备的一些分享

那这只是 TI 关于新的一些

方案的一些总结和一些参考设计

在这里介绍给大家

那大家也可以去通过

数字方式去实现电池检测的一些方案

或者通过更多的一些方式去实现

那不仅仅是只限于这里的三种方式

非常感谢大家参加此次视频培训

对更多的资料大家可以登录 ti.com

也就是 TI 的官网去下载

并且可以申请样片或者 EVM 板

对更多的一些技术问题

大家可以登录 TI 的官方论坛

也就是 e2e.com

或者 e2e 中国去进行提问

会有我们的工程师会很快的进行回复

谢谢大家