基於BQ24610的24V電池充電板

轉自我的博客

本文的主要目的在於傳播基本的閱讀datasheet的能力,以及PCB設計需要注意的基本問題。

本次需要設計的是24V動力鋰電池充電電路。

原理圖設計

參考官方參考電路

爲了快速設計電路,自然是參考官方參考電路,選擇Typical Application
這裏寫圖片描述

這裏寫圖片描述

做細微的參數調整

由於我們的需求是給24V的電池充電,所以需要稍微修改一下原理圖,接下來需要查看的就是Feature Description

  1. 設置充電電壓
    這裏寫圖片描述
    從圖中可以看出,R1和R2是設置電池充電電壓的地方。我需要的是24V充電,所以我分貝設置爲100K和1.1M

  2. 設置電池充電電流
    這裏寫圖片描述
    Vset1和Rsr是用來調整充電電流的,雖然我也想把充電電流設置的高一點,但是我在淘寶上找不到能提供那麼大電流的的24V的適配器,很失望。Rsr就用了10mR,Vset1是使用電阻分壓得到的,我本來想設置爲5A的,可是43.5K的電阻很貴,就採用了和官方一樣的電阻值,設置爲3A。

  3. 設置適配器充電電流

    通過Vacset和Rac設置,前文也說了,由於適配器限制,本來這片芯片最大能承受10A充電電流的,也只能設置成3A,也使用官方提供的值了。

  4. 設置預充電電流

    預充電就是當電池電壓低於一個設置的閾值時,先用小電流對電池充電,使電池達到設置的閾值,這樣可以激活電池,保證電池的壽命不會太快衰減。但需要注意的是,預充電30分鐘後還沒有達到閾值的話,充電芯片就會停止充電,通過狀態引腳給出錯誤信息。

  5. 設置充電安全時間


    通過Cttc這個電容可以設置充電的安全時間,也是一種保護電池的措施。我使用的也是官方的值。

  6. 系統供電方式

    這裏說的大概意思就是,VCC可以從電池或適配器供電,當VCC電壓大於電池電壓時,會關閉電池與系統之間的BATFET,使用VCC供電(一般也就是插着適配器的時候纔會發生吧,使用適配器供電也很正常)。

  7. 充電和取消充電的情況

    這裏列舉了什麼情況下充電,什麼情況下停止充電,有興趣自己看看就好,對原理圖繪製影響不大。

  8. 過熱保護


    這裏提到用103AT的熱敏電阻測量溫度。

  9. 充電狀態輸出方式

    這張表體現了充電的狀態對應的LED燈情況

完成設計


說實話,感覺這種設計感覺技術水平不高,還是那些使用分立元件那個年代的前輩厲害,現在都集成在IC中了,外圍設計簡單了太多。

PCB設計

官方建議


這是官方提供的Layout的指導
1. 輸入電容要儘可能的靠近開關MOSFET並使得和地之間的迴路最小。這些元件需要放在同一層而不是不同層然後使用過孔連接(慘..沒寫這篇文章前還沒注意到,我有的元件是放在bottom的,不過我用了多個過孔應該沒關係的吧..)。
2. IC應該被放在開關MOSFET的附近來保證控制信號是乾淨的(我放的好像有點遠..)
3. 電感的輸入端要儘可能的靠近開關MOSFET的輸出端。覆銅面積要儘可能小以避免電磁干擾,但是要保證足夠的寬度承載電流。這裏不要用不同層的平行線的連接。保證和其他網絡儘可能小的寄生電容(這是爲了避免這裏的高頻信號影響其他位置的模擬電路)。
4. 採樣電阻要靠近電感的輸出端,佈線時最好參考官方的這種設計

5. 輸出電容要放置在靠近採樣電阻的輸出端和地之間。
6. 輸出電容的地要先和輸入電容的地連接再和IC的地連接
7. 模擬地要和電源地分離,並且用信號地連接充電器的電源地和模擬地。就在IC的下放使用覆銅連接模擬地,但是要避免電源管腳以減少容性和感性噪聲耦合。在熱焊盤上連接模擬地和電源地並作爲信號地的連接點。或者使用0R的電阻連接模擬地和電源地(這種情況下熱焊盤需要連接模擬地)。非常推薦在熱焊盤下使用星形連接。
8. 熱焊盤的接地是非常重要的,要確保過孔是直接在IC下方的。
9. 去耦電容要儘可能靠近IC
10. 過孔的數量和大小要滿足電流的需要

PCB一般要求

除此之外還要注意電流與線寬、銅厚之間的關係

成品圖

Top Layer
Bottom Layer

總結

畫PCB還是需要有經驗加持的,就拿我這次畫板來說吧,之前沒有經驗,不懂如何看IC的datasheet,在老師的帶領下才學會了查看datasheet。但是看datasheet還是不夠認真,沒有去看官方的一些建議,Layout時有許多細節沒有處理好,只到我打板後這麼久,寫文章的時候才發現,官方建議中的第2、3、4、5、6、7、9都是不太符合要求的,但是板都打了..

雖然板子存在很多問題,但是自己畫的板還是想看看效果是怎麼樣的,可惜退了那個團隊,測試板子就交給其他人了。

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