ZHCABU1A April   2020  – October 2022 BQ25970

 

  1.   如何使用 BQ25970 进行闪充
  2.   商标
  3. 1引言
    1. 1.1 BQ25970 主要规格
    2. 1.2 BQ25970 简化功率级
  4. 2BQ25970 的 PPS 协议
    1. 2.1 什么是 PPS 协议?
    2. 2.2 PPS 协议工作流程示例
  5. 3BQ25970 主要设计提示
    1. 3.1 简化版原理图
    2. 3.2 如何将电源布线上的 R 从 BQ25970 输入转换为输出(或从输出转换为输入)
    3. 3.3 BQ25970 的 PCB 布局提示
  6. 4参考文献
  7. 5修订历史记录

BQ25970 简化功率级

BQ25970 器件采用具有两相交错和固定 50% 占空比的电荷泵拓扑。由于两相功率级可以平衡其间的功率耗散,因此该结构可实现更高的效率。

GUID-27EFEC0C-E61B-46EB-AB52-862C857993A7-low.gif图 1-1 理想的电荷泵工作流程

根据图 1-1 所示电荷泵的理想(忽略功率级和电源布线上的所有阻抗)工作流程,VIN 和 VBAT 之间的公式可以表示为:

Equation1. GUID-FE6C6DA8-20FA-4D55-9214-535D9CC1A328-low.gif

Equation1 表明 VO 始终随 VIN 变化,换句话说,BQ25970 器件的行为类似于 2:1 电压跟随器,当 VIN 变化时,VO 会相应地发生变化。

GUID-E3E82DE3-A346-4C19-BC01-AECE78B6A2FE-low.gif图 1-2 实际电荷泵工作流程

在实际系统中,不能忽略功率级和电源布线上的阻抗,如图 1-2 所示。BQ25970 器件的内部电阻可以描述为 Q1–Q4 的 R1 –R4,即 RDS(on),RESR 是指 CFLY 电容器 ESR,所以如Equation2 所示更改Equation1

Equation2. GUID-EE0C19E0-66EF-4C9E-BDCF-0DD882CD1E39-low.gif

一些定义可以在电荷泵充电和放电的整个周期中做出,如Equation3Equation4 所示。

Equation3. GUID-D972FDC9-93D4-4383-BAEB-B821DEF8ADE9-low.gif
Equation4. GUID-D70F6F31-C642-4500-B510-0966E3850ADD-low.gif

然后将 ΔVBQ25970_SYS 代入原始公式:

Equation5. GUID-32DCDE1A-5D35-42FC-97E0-A37E72A2E18E-low.gif

Equation5 转变为Equation6

Equation6. GUID-79573720-56E6-4BC0-8AC9-42B7AF677ADF-low.gif

由于 BQ25970 器件是 2:1 电荷泵,因此 VO 将表示为Equation7

Equation7. GUID-00ED2AEE-1D5F-4E65-9B0B-A9B91A2D82C7-low.gif

要使用可编程电源 (PPS) 协议(如电力输送 (PD) 协议)设计充电器,请使用略高于(如 ΔV)计算电压 2 倍的输出电压,如Equation7 所示,(VBAT + 0.5×ΔVBQ25970_SYS)。BQ25970 器件没有 VO 反馈环路,因此是一种开环电源。由于其输出电压无法保持在固定值(对于具有反馈控制环路的电源转换器,无论负载电流是否发生变化,控制环路始终将输出保持为固定值,这意味着电源转换器为理想电源或其内部电阻可视为 0),因此 BQ25970 器件应视为具有非零内部电阻的电源。如图 1-3 所示,它是 BQ25970 输出的等效 VO_PPS 电路,可视为具有内部电阻的理想电源:内部电阻为 RBQ25970_SYS,VO_PPS_Ideal 电压等于根据 PPS 协议预设的 PPS 的 VO_PPS,忽略 BQ25970 和 PCB 布线上的所有阻抗。

GUID-B6FAB69B-E501-4C96-8B80-8E2D997FF472-low.gif图 1-3 VO_PPS 等效电路
Equation8. GUID-6261F7D1-EA73-44C1-906D-638C07E12D01-low.gif
Equation9. GUID-15940BC5-0C75-4D7E-806E-D5FE17629BF0-low.gif

Equation8Equation9 假设 BQ25970 输出和电池之间电源布线的总电阻为 RPower_Trace,充电电流使用Equation10 计算:

Equation10. GUID-507BB63E-EE48-4106-B515-4F5077E7654D-low.gif
注:

有关 RPower_Trace 的详细说明,请参阅Topic Link Label3.2

Equation10 中,无论 ΔV 还是 R 改变,充电电流都会相应改变。如果设计人员可以将电源布线上的 R 或 ΔV 保持在较低水平,则在相同充电电流条件下,它们将获得更高效率。