User's Guide
BQ25790EVM (BMS027) 评估模块
本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。
摘要
本用户指南介绍了 BQ25790 评估模块 (EVM) 的特性、操作和功能。它还介绍了运行 EVM 所需的设备、测试设置和软件。本文档中还包含了完整的原理图、印刷电路板 (PCB) 布局布线和物料清单 (BOM)。
在本用户指南中，缩写词和术语 EVM、BQ25790EVM、BMS027 和评估模块 与 BQ25790 EVM 具有相同的含义。
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1 引言
BQ25790 是一款采用 WCSP 封装的集成式开关模式降压/升压电池充电管理器件，旨在用于 1-4 节锂离子和锂聚合物电池。充电器采用窄 VDC 架构 (NVDC)，即使电池完全放电，也能将系统调节至最小值。此外，BQ25790 支持通过 D+ 和 D- 进行输入源检测，与 USB2.0、USB3.0 电力输送、非标准适配器和许多高压适配器兼容。BQ25790 具有双输入源选择功能，支持 USB OTG，并且集成了一个 16 位多通道模数转换器 (ADC)，是一个完整的充电解决方案。
1.1 EVM 特性
BQ25790EVM 是一款用于评估采用 (WCSP) DSBGA 封装的 BQ25790 的完整模块。此 EVM 的主要特性包括：
- 同步开关模式降压-升压充电器，适用于 1-4 芯串联电池配置，充电电流为 5A，分辨率为 10mA
- 支持 3.6V 至 24V 宽范围输入源，具备 USB 自动检测、USB PD 和无线输入功能
- 双输入源选择器以驱动双向阻断 NFET
- 使用电池为 USB 端口供电 (USB OTG)，OTG 输出电压为 2.8V 至 22V，分辨率为 10mV
- 关断模式下低电池静态电流 < 1µA
表 1-1 中所列的器件数据表提供了详细特性和操作。
表 1-1 器件数据表
| 器件 | 数据表 |
|---|---|
| BQ25790 | SLUSDF9 |
1.2 I/O 说明
表 1-2 列出了 BQ25790EVM 电路板的连接和端口。
表 1-2 EVM 连接
| 连接器/端口 | 说明 | |
|---|---|---|
| J1 | VIN1 | 优先级输入适配器或电源的正电源轨 |
| GND | 接地 | |
| J2 | VIN2 | 二级输入适配器或电源的正电源轨 |
| GND | 接地 | |
| J3 | 系统 | 充电器系统输出电压的正电源轨，通常连接到系统负载 |
| GND | 接地 | |
| J4 | VPMID | 反向模式 (OTG) 的充电器输出电压的正电源轨。此输出在正向模式中也与 VBUS 共享电源轨 |
| GND | 接地 | |
| J5 | 电池 | 充电器电池输入的正电源轨 |
| SNS_BATP | 输入端连接到电池正极端子，用于实现电池电压远程测量 | |
| SNS_BATN | 输入端连接到电池负极端子，用于电池电压远程测量 | |
| GND | 接地 | |
| J6 | USB 端口 | USB Micro B 端口用于输入源类型检测和握手。连接至 VIN1 或 VIN2 |
| J7 | 外部热敏电阻 | 输入端连接至外部电池温度检测热敏电阻 |
| GND | 接地 | |
| J8 | 通信端口 | I2C 通信端口与 EV2300/2400 接口板搭配使用 |
| J9 | 通信端口 | I2C 通信端口与 USB2ANY 接口适配器一起使用 |
表 1-3 列出了 EVM 上提供的分流器装置及其相应的说明。
表 1-3 EVM 分流器和开关装置
| 分流器 | 说明 | BQ25790 设置 |
|---|---|---|
| JP1 | 连接 ACDRV1 引脚来控制 ACFET1-RBFET1。使用输入保护 MOSFET 时，将此分流器连接至 _acdrv1。未使用或绕过输入保护 MOSFET 时，将此分流器连接至 GND。 | ACDRV1 连接至 _acdrv1 |
| JP2 | 连接 ACDRV2 引脚来控制 ACFET2-RBFET2。使用输入保护 MOSFET 时，将此分流器连接至 _acdrv2。未使用或绕过输入保护 MOSFET 时，将此分流器连接至 GND。 | ACDRV2 连接至 _acdrv2 |
| JP3 | VAC1 与 VBUS 旁路连接。当不需要输入保护 MOSFET 特性时，连接此分流器。这会将 VIN1 输入源连接至 VBUS。 | 未安装 |
| JP4 | VAC2 与 VBUS 旁路连接。当不需要输入保护 MOSFET 特性时，连接此分流器。这会将 VIN2 输入源连接至 VBUS。 | 未安装 |
| JP5 | BAT 与电池旁路连接。当不需要运输和关断模式特性时，连接此分流器。 | 未安装 |
| JP6 | USB Micro B 输入 D- 和充电器 D- 引脚连接。当需要输入源检测和握手特性时，连接此分流器。 | 已安装 |
| JP7 | 连接 USB 输入正电源轨和充电器输入选项。将此分流器连接到 VAC1 以将 USB 输入连接到优先级输入轨。 | USB_VIN 至 VAC1 |
| JP8 | 短接充电器 D+ 和 D- 引脚。连接此分流器以模拟 DCP 类型适配器，实现输入源检测和握手特性。 | 未安装 |
| JP9 | BATP 引脚与电池连接。当不需要远程电池端子感应并且正在使用运输和关断模式特性时，连接此分流器。如果 JP13 被分流，请勿连接。 | 已安装 |
| JP10 | USB Micro B 输入 D+ 与充电器 D+ 引脚连接。当需要输入源检测和握手特性时，连接此分流器。 | 已安装 |
| JP11 | 连接 SDRV 引脚来控制 SFET。当不需要运输和关断模式特性时，断开此分流器。 | 已安装 |
| JP12 | BATN 引脚与 PGND 连接。当不需要远程电池端子感应时，连接此分流器。 | 已安装 |
| JP13 | BATP 引脚与 BAT 连接。当不需要远程电池端子感应并且未使用运输和关断模式特性时，连接此分流器。如果 JP9 已被分流，请勿连接。 | 未安装 |
| JP14 | REGN 与 TS 电阻分压器网络连接。此分流器必须保持连接。 | 已安装 |
| JP15 | 设置 ILIM_HIZ 引脚为 500mA。连接此分流器以将外部输入电流限制设置为 500mA。 | 未安装 |
| JP16 | 设置 ILIM_HIZ 引脚为 1.5A。连接此分流器以将外部输入电流限制设置为 500mA。 | 已安装 |
| JP17 | 设置热敏电阻 COOL 的温度。连接跳线以模拟充电器进入 TCOOL (T1-T2) 温度区域。 | 未安装 |
| JP18 | 设置热敏电阻 COLD 的温度。连接跳线以模拟充电器进入 TCOLD (<T1) 温度区域。 | 未安装 |
| JP19 | CE 引脚接地，以启用充电。当移除时，CE 引脚会上拉，以禁用充电。 | 已安装 |
| JP20 | 设置热敏电阻 NORMAL 的温度。连接跳线以模拟充电器进入 TNORMAL (T2-T3) 温度区域。测试其他热敏电阻温度设置（JP17 - TCOOL，JP18 - TCOLD，JP21 - TWARM，JP22 - THOT）时保持连接。使用外部连接的热敏电阻时移除此跳线。 | 已安装 |
| JP21 | 设置热敏电阻 WARM 的温度。连接跳线以模拟充电器进入 TWARM (T3-T5) 温度区域。 | 未安装 |
| JP22 | 设置热敏电阻 HOT 的温度。连接跳线以模拟充电器进入 THOT (>T5) 温度区域。 | 未安装 |
| JP23 | ILIM_HIZ 引脚的 HIZ 模式设置。连接以进入充电器高阻抗 (HIZ) 模式，从而禁用转换器。 | 未安装 |
| JP24 | 设置 PROG 引脚为 1S、1.5MHz。连接以将充电器默认设置配置为 1 芯充电调节电压、2A 充电电流和 1.5MHz 开关频率。 | 未安装 |
| JP25 | 设置 PROG 引脚为 1S、750kHz。连接以将充电器默认设置配置为 1 芯充电调节电压、2A 充电电流和 750kHz 开关频率 | 未安装 |
| JP26 | 设置 PROG 引脚为 2S、1.5MHz。连接以将充电器默认设置配置为 2 芯串联充电调节电压、2A 充电电流和 1.5MHz 开关频率 | 已安装 |
| JP27 | 设置 PROG 引脚为 2S、750kHz。连接以将充电器默认设置配置为 2 芯串联充电调节电压、2A 充电电流和 750kHz 开关频率 | 未安装 |
| JP28 | 设置 PROG 引脚为 3S、1.5MHz。连接以将充电器默认设置配置为 3 芯串联充电调节电压、1A 充电电流和 1.5MHz 开关频率 | 未安装 |
| JP29 | 设置 PROG 引脚为 3S、750kHz。连接以将充电器默认设置配置为 3 芯串联充电调节电压、1A 充电电流和 750kHz 开关频率 | 未安装 |
| JP30 | 设置 PROG 引脚为 4S、1.5MHz。连接以将充电器默认设置配置为 4 芯串联充电调节电压、1A 充电电流和 1.5MHz 开关频率 | 未安装 |
| JP31 | 设置 PROG 引脚为 4S、750kHz。连接可将充电器默认设置配置为 4 芯串联充电调节电压、1A 充电电流和 750kHz 开关频率 | 未安装 |
| JP32 | 用于板载 PULLUP 电源轨 LDO 的输入。连接以便为板载 3.3V 上拉电源轨供电。LDO 输入将通过 VBUS 与 BAT 之间的二极管 OR 连接。 | 已安装 |
| JP33 | EV2400 内部上拉连接至 PULLUP。连接以使用 EV2400 内部 3.3V 上拉，从而驱动 EVM PULLUP 电源轨。(1) | 未安装 |
| JP34 | 连接 PG 引脚和 LED 指示器，在支持 PG 的充电器上，这指示电源正常状态。 | 已安装 |
| JP35 | 连接 STAT 引脚和 LED 指示器。指示当前充电器状态。 | 已安装 |
| JP36 | USB2ANY 内部上拉连接至 PULLUP。连接以使用 USB2ANY 内部 3.3V 上拉，从而驱动 EVM PULLUP 电源轨。 | 未安装 |
| S1 | QON 控制开关。按下以退出运输模式或重置系统电源。 | 默认关闭 |
(1) 默认情况下，EV2400 内部 3.3V 上拉电源轨未处于活动状态。需要修改 EV2400 的内部电路。
1.3 建议工作条件
表 1-4 建议工作条件
| 说明 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
|---|---|---|---|---|---|
| J1 或 J2 的 V(VINx) | 外部阻断 FET 的电源电压允许为 VBUS 引脚供电 | 3.6 | 24 | V | |
| 流入 J1 或 J2 的 I(INx) | 受充电器输入电流限制特性限制的电源电流 (IINDPM) | 0.01 | 3.3 | A) | |
| J5 的 V(BATTERY) 电压 | 支持预充电的电池电压 | 2.2 | 3.8(1S)、7.6(2S)、11.4(3S)、15.2V(4S) | 18.8 | V |
| 流出/流入 J5 的 I(BATTERY) | 电池充电电流 | 0.01 | 2 (1S, 2S)、1(3S, 4S) | 5 | A) |
| J3 的 V(SYS) | 系统电压调节范围 | 3.2 | 19 | V | |
| 从 J3 流出的 I(SYS) | 系统负载电流 | 0 | 5 | A |
注： 如果热插拔电压高于 15 伏的适配器，TI 建议安装 RSNUB1、CSNUB1、RSNUB2 和 CSBUB2（如原理图所示）。
注： 如果热插拔 4 芯电池并且安装了 shipFET，TI 建议按照原理图所示安装 CSNUB3 元件。
注： 如果热插拔 4 芯电池并且未安装 shipFET，TI 建议按照原理图所示安装 DVTS 元件。
2 测试设置和结果
2.1 设备
本节包含了在 BQ25790EVM 上执行测试所需的物料列表。
- 用于 VBUS 引脚的电源：电源 #1 (PS1)：需要能够在 3A 电流下提供高达 24V 电压的电源。
- 用于 BAT 引脚的电池仿真器：负载 #1（四象限电源）：一个“Kepco”负载，BOP，20-5M，0V 至 ±20V 直流电压，0A 至 ±5A（或更高）电流，或 Keithley 2450 3A 数字源表。当同时使用两者时，建议在 EVM 电池和接地端子上连接1000µF 或更高的低 ESR，25V 额定值或更高。
替代选项：可以使用在恒压模式下与第二电源并联的 0-20V/0-5A、> 60W 直流电子负载。第二个电源的电压设置为略低于电子负载的恒压设置。在启用时，充电器的充电电流取代第二电源提供的电流。 - 用于 SYS 引脚的系统负载仿真器：负载 #2（电子负载设置为恒定电阻或电阻负载）：10Ω、5W（或更高）
- 仪表：（6 个）“Fluke 75”万用表（等效或更好的）。
替代选项：（4 个）等效电压表和（2 个）等效电流表。电流表必须能够测量至少达 5A 的电流。如果在 PS#1、负载 #1 或负载 #2 之间串联使用，则电流表应设置为手动而不是自动测距。电流表会显著增大串联电阻，从而影响充电器的性能。 - 计算机：至少有一个 USB 端口和一条 USB 电缆的计算机。使用 GUI Composer （GUI 编译器）应用时需要有效的互联网连接。
- PC 通信接口：USB2ANY 接口适配器（当使用 GUI 编译器应用时）或 EV2300/2400 基于 USB 的 PC 接口板（当使用Battery Management Studio（电源管理软件套件）时）。
2.2 设备设置
使用以下列表来设置 EVM 测试设备。有关 EVN 的测试设置连接，请参阅图 2-1：
- 请查看表 1-2 中的 EVM 连接。
- 将 PS#1 设置为 5.0V、3A 电流限值，然后关闭电源。将 PS#1 连接至 J1（VIN1 和 PGND）。
- 在 TP21 (VBUS) 和 TP47 (PGND) 之间连接电压表，以测量充电器的 VBUS 引脚上看到的输入电压。
- 在 TP1 和 TP2 (I_VAC1_SENSE) 之间连接电压表，以测量通过 VIN1 路径进入 VBUS 引脚的输入电流。另外，还可以在 PS1 和 J1 之间连接电流表。
- 将负载 #1 设置为恒压模式，能够灌入至少 3A 的电流（例如，合规），并输出至 5.0V，然后禁用负载。将负载 #1 连接至 J5（电池和 PGND）。
- 在 TP27 (BAT) 和 TP46 (PGND) 之间连接电压表，以测量充电器的 BAT 引脚上看到的电池电压。
- 在 TP17 和 TP18 (I_BAT_SENSE) 之间连接电压表，以测量流出 BAT 引脚的电池充电电流和进入 BAT 引脚的放电电流。另外，还可以在负载 #1 和 J5 之间连接电流表。
- 在 TP26 (SYS) 和 TP48 (PGND) 之间连接电压表，以测量充电器的 SYS 引脚上看到的系统电压。
- 按表 1-3 中所示安装分流器。
图 2-1 BMS027A 的设备测试设置2.3 软件设置
充电器由使用 I2C 寄存器的状态机控制，状态机基于 I2C 寄存器做出决策。软件仅帮助读取和写入这些寄存器。
2.3.1 使用 EV2400 的 BQSTUDIO
下载 BQSTUDIOTEST 的最新版本。双击 Battery Management Studio 安装文件并执行安装步骤。该软件支持 Microsoft® Windows® XP、7 和 10 操作系统。启动 BQSTUDIO 并选择 Charger。如果“Charger”中未显示 BQSTUDIO 的 EVM 配置文件，请关闭 BQSTUDIO 并从 www.ti.com 的 EVM 产品文件夹下载 .BQZ 文件，或者通过 e2e.ti.com 申请该文件。该文件必须保存到 C:\XXX\BatteryManagementStudio\config 中，其中 XXX 是用户选择安装 BQSTUDIO 的目录。
