快速充电芯片充电分析

bq24160充电分析

分类： Charger2012-03-15 09:59 1050人阅读 评论(1) 收藏 举报 timer工作c手机产品input

1、VBAT < VBATSHRT=3.0V时

对于Charger，充电IC使用IBATSHRT=50mA，打开BatteryFET，对电池进行预充电（此时BatteryFET工作在线性区即横流区？）；同时系统负载电压被变压至VSYS(REG)=3.7V

2、VBAT > VBATSHRT=3.0V时

对于Charger，充电电流为ICHARGE=1A（default），这个值通过I2C设置；系统负载电压保持在VSYS(REG)=3.7V，（此时BatteryFET工作在线性区即横流区？）。

此时充电效率低，ChargerIC容易发热，但时间很短，监控IC die的温度，保证在120C以下，如果超过120C，则减小充电电流。

此时如果系统负载电流超过限定值（通过charger的输入电流限定值1.5A和VIN_DPM=4.2V判定），则系统负载电压会降至VMINSYS=3.5V，即系统运行的最小电压，并减小充电电流，此时charger进入DPPM模式, 如果充电电流减小到0，则负载电流会将负载电压拉低，直至等于电池电压，电池开始放电补充负载电流。

3、VBAT > VSYS(REG)=3.7V时

BatteryFET完全打开，工作在线性区，充电电流为ICHARGE。

4、VBAT > VBATREG=4.2V时（可编程3.5~4.44V）

充电电流慢慢减小，在此阶段，chargerIC会监控充电电流ITERM。

5、当ITERM < 100mA(default)时，并且VBAT > Recharge threshold voltage VRCH=VBATREG-120mV时

结束充电，关断chargerIC内充电的MOSFET。

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重新开始一个充电周期条件：

1、VBAT < VBATREG-VRCH=4.2V-0.12V;

2、有输入电压VSUPPLY；

3、CE bit toggle or RESET bit is set

4、 HI-Z bit toggle

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单电池连接方式

1、VBAT <2.5V时，Battery FET关断，防止电池过放；

2、VBAT > VBATUVLO时=2.5V，BatteryFET打开，类似电池电流补充模式，此时电流值不是恒定变流（此处TI文档有误）；

3、当2.5V< VBAT < VBATSHRT=3V时，IBATSHRT=50mA，当检测到输出电流大约这个值时，被认为输出负载短路，此时关断BatteryFET，等待一段时间再打开BatteryFET，检测是否故障排除。

4、BGATE用来控制外部放电MOSFET，防止过放，但是我们的产品没有使用这个功能。

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Default模式

使用条件：没有I2C通信控制的情况下

进入条件：

@当没有I2C控制时，1、Chager enabled（CD引脚控制）；2、VBAT< VBATGD=3.8V，进入Default充电模式；

@当watchdog timer=30s耗尽，但是I2C没有复位，并亲此时safety timer（默认27minutes）没有耗尽；

@在没有I2C控制时，从任何一种错误模式（例如sleep、OVP）中跳出来;

在Default模式下，I2C寄存器全被设置为默认值，safety timer被设为默认的27minutes，VBATREG=3.6V，ICHARGE=1A，IN的最大输入电流为1.5A，USB的最大输入电流取决于D+/D-的状态，默认使能charge current termination。当进入Default模式后，safety timer开始计时。如果在default模式下charging 被 terminated，则不会再从新进入一个新的充电周期。

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Safety Timer and Watchdog Timer机制

1、Safety Timer

（bq24160这种机制主要是防止对坏电池持续充电，但对于不能拆卸电池的手机来说，存在一个bug，但TI之后对这个问题进行的设计修改）

当充电还没完成，但是safety timer已经耗尽的情况下，充电被停止，并且CE bit被置“1”,STAT和INT管脚会产生一个128uS的脉冲，同时I2C的状态寄存器的STATx位被状态机更新（更新后指示charger处在哪种状态？111=fault）

Default模式下，通过从新连接输入电源即removing/inserting the input supply（USB或BAT）或复位CD Pin可以从起timer。但当时的芯片并不支持USB supply toggle，这意味着在default模式下一旦safety timer耗尽，存在必须插拔电池的风险。

下面分析这种情况出现的条件。产品中我们并没有使用charger的负载输出功能，而是把负载全部直连到VBAT上。通过voltage monitor设置了S1 Boot启动的电压阈值Vboot，USB下为3.3V，PC下为3.6V。当2.5V同样，当S1boot启动时，I2C没有正常配置charger时，也同样会出现这个问题。

PMIC电压低于2.7V时不能工作，系统没有正常的掉电时序，所以系统掉电后会有漏电流50~100mA，这也会吸收掉涓流充电的电流，造成电池电压不能回复。

Host模式下，safety timer已经耗尽的情况下，充电被停止，并且CE bit被置“1”,charger必须通过I2C清除CEbit为“0”，从启充电周期，并且状态机清除 FAULTx。

2、Watchdog Timer

用来监控host，I2C每次对charger操作后timer从启，30s，I2C在30s内要喂狗，方法是向TMR_RST内写“1”reset timer，timer被reset后这一位被状态机自动置“0”。这个过程持续到电池充满或Safety Timer 超时。当Watchdog Timer超时的时候，IC会进入default模式，默认设置被load。进入Default模式后，Host可以通过I2C从新设置IC寄存器，同时也从新启动了Watchdog Timer。