ZHCU685C July   2019  – March 2021

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  7. 2系统概览
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 主要产品
      1. 2.3.1 TPS63900:具有 75nA 超低静态电流和 400mA 输出电流、输入电压为 1.8V-5.5V 的降压/升压转换器
      2. 2.3.2 TPS610995:具有 400nA 超低静态电流和 1A 峰值电流、输入电压为 0.7V 的同步升压转换器
      3. 2.3.3 TPS62840:具有超低静态电流消耗的 750mA 同步降压转换器
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 电池电量计 BQ35100
      2. 2.4.2 系统内电流监测
        1. 2.4.2.1 两个电流范围的电阻器值计算
        2. 2.4.2.2 LPV521 增益计算
        3. 2.4.2.3 使用 TINA-TI 进行电流范围仿真
        4. 2.4.2.4 TIDA-01546 固件中的主要 ADS7142 寄存器设置
          1. 2.4.2.4.1 ADS7142 采样率
      3. 2.4.3 u-blox 的 NB-IoT 模块
      4. 2.4.4 Quectel 的 NB-IoT 模块
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需硬件
      1. 3.1.1 测试 TIDA-010053
      2. 3.1.2 TPS62840 子系统
      3. 3.1.3 TPS610995 子系统
      4. 3.1.4 软件
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 使用 TPS62840 降压转换器的测试结果
        2. 3.2.2.2 使用 TPS610995 升压转换器的测试结果
        3. 3.2.2.3 使用 TPS63900 降压/升压转换器 NB 的测试结果
        4. 3.2.2.4 总结
  9. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 光绘文件
    6. 4.6 装配图
  10. 5软件文件
  11. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  12. 7术语
  13. 8关于作者
  14. 9修订历史记录

测试设置

我们采用两种不同的测试设置来获取三款电源器件的数据。TPS62840 和 TPS610995 均集成到 TIDA-010053 板中,而另一种测试设置是使用 TPS63900EVM 完成的。

对于 TPS610995 和 TPS62840 设置,将两节串联或一节单独的 FDK 电池(请参阅 FDK CR17500EP 数据表)焊接到 TIDA-010053 设计上并按照图 3-5 所示用导线连接到 TIDA-01546 电池监测系统。然后,使用 BQ Studio GUI 软件对 BQ35100 原电池电量计进行配置和校准。

GUID-817A3600-9D81-4E18-B450-D47EF94AE6B7-low.gif
该图展示了用于两节电池降压配置的实验室设置。除了电池数量和接头位置外,单节电池升压配置几乎相同。
图 3-5 采用 TIDA-01546 的 TPS62840 和 TPS610995 设置

对于 TPS63900 设置,将一节 FDK 电池焊接到 TPS63900EVM 的输入端子上并用导线将其连接到 TIDA-01546 电池监测系统,如图 3-6 所示。电池电量计的校准方式与之前的设置相同。请注意,TPS63900 EVM 是显示在右侧的板。

GUID-20200731-CA0I-LLZW-2RBR-XZHD9CHZDNXT-low.jpg图 3-6 采用 TIDA-01546 的 TPS63900 设置.

图 3-7 展示了实验室工作台器件配置。

GUID-4D97F523-676D-46EB-9E8F-B5C44D2F71E3-low.gif图 3-7 测试设置方框图

图 3-7 展示了要测试的电子负载的负载分布。

GUID-20210115-CA0I-3K54-1RDF-KXVSN2BLBKBC-low.gif图 3-8 用于估算 Nb-IoT 模块电流消耗的用户负载分布
为了模拟 NB-IoT 模块射频传输的电池放电曲线并加快测试速度,选择了以下电子负载分布:

  • 传输射频:250mA,持续 384ms(1 个脉冲 × 30s 或 1 个脉冲 × 10s)
  • 计量模式:10µA 持续基础负载

除了用于传输仿真的电子负载外,还通过负载电阻器来表示计量模式,这些电阻器连接到降压、降压/升压和升压解决方案的 VOUT。TPS 器件电流 IOUT 的测量结果为 10µA,即在许多应用中待机时消耗的平均电流 5 至 6µA 加上 NB-IoT 模块节能模式下的 4µA,请参阅Topic Link Label2.4.3

借助 TIDA-01546,可通过 J18 I2C 连接器对板载 BQ35100 器件进行配置,然后使用 EV2400 和安装了 BQ Studio GUI 软件的 PC 对其进行编程。将 ChemID = 0x635 加载到用于 FDK CR17500EP 电池的器件中,并选择 2 芯或 1 芯电池配置。此外,根据待测器件,在 TIDA-01546 板上将跳线 J1 和 J2 设置为 2 芯或 1 芯配置。将数字温度计和数字万用表作为参考,校准 21°C 的环境温度和失调电压。此外,除电源管理器件之外,还通过外部 3.3V 电源为所有使用的器件供电。这样做是为了隔离 NB-IoT 电子负载分布和电源转换器的功耗。

TIDA-01546 上的 MCU 进行编程后,可通过 GPIO 触发电子负载,以 384ms 的持续时间发出 250mA 的脉冲。在下一个电子负载脉冲之前捕获 SOH 和电压数据点,从而确保最准确地反映电压和 SOH 并尽可能延长可用的电池弛豫时间。此外,MCU 会在每个周期发出一个新的电池命令,以便允许捕获的 SOH 随着时间的推移而增加。这样做是为了在每个周期捕获原始数据;然而,在实践中,只会在测试开始时发出新的电池命令,从而防止 SOH 读数增加。这种自动电池放电和数据收集设置贯穿了原电池的整个寿命周期。