Ролик 2.0. Входная цепь. Теория. BQ24780s — Transcript

Доброго времени суток. Приступим к разбору даташита на charge BQ24780S. Как заявляет производитель на самой первой странице даташита, данный Charger является промышленным инновационным контроллером заряда с гибридным режимом повышения мощности, что звучит очень хорошо. Самое что интересное — это низкая скорость переключения, то есть в режим Boost мы переключаемся всего лишь за 150 микросекунд. Также у нас гибридный режим повышения напряжения 4,5–24 вольта и можем заряжать от 1 до 4 секционной батареи. Ну, таким же напряжением используется протокол проход — это сигнальная линия процессора, которая сигнализирует о перегреве какого-либо элемента, инициализирует запуск троттлинга. Также мы имеем автоматический выбор источника питания — либо блок питания, либо батарею. Время переключения составляет 100 микросекунд. У нас программируемые входной ток, напряжение заряда, ограничения тока и разряда. Ниже указаны погрешности: плюс-минус 0,4 процента для напряжения шагом 16 мВ и плюс-минус 2 процента для входного тока, тока заряда и тока разряда с соответствующими погрешностями миллиампер 128, 64, 512. Также данный Charger позволяет мониторить наличие батареи, контроль заряда батареи, компенсационный контур он имеет, а также бета-ста диод. Частота генерации ШИМ сигнала составляет 600 кГц, 800 кГц, доходит до 1 МГц. В режиме стендбай покое данный Charger потребляет всего лишь 0,65 миллиампер, в принципе экономично. И ключевой момент, что этот Charger управляется и общается по шине SMBus.

Вот Toshiba, у нас имеется полный пенал на данный Charger, это не может не радовать. Это очень хорошо помогает при ремонте. Рассмотрим значение каждого вывода отдельно. Обращаю ваше внимание, что некоторые выводы здесь пересекаются, и понимание назначения одного не может быть без понимания назначения другого. Приступим.

Первый — вот ACN, это отрицательный вход токового шунта, и ACP — это положительный вход токового шунта. Почему есть отрицательный и положительный, мы рассмотрим немножко ниже в структурной схеме.

Третий вывод CMSRC он определяет наличие открытого состояния транзистора Q1, также он обозначается ACEFET. Обратимся к типовой схеме включения и можем сразу понять, что наличие напряжения на CMSRC будет только в том случае, если транзистор Q1 у нас будет открыт. А транзистор Q1 у нас будет открыт только тогда, когда на выводе ACDRV появится соответственно положительное напряжение.

Переходим к четвертому выводу ACDRW — это выходной сигнал для управления транзистором Q1, которая также называется ACEFET, и обратным блокирующим канальным транзистором Q2, который называется RBET. Q2 и Q1 они оба управляются напряжением с вывода ACDRV через резистор номиналом 402 килоома.

Следующий вывод номер пять — OTSCOK, это вывод с открытым стоком. Теперь обратимся немножко к структурной схеме. Как видим, этот вывод у нас имеет подключение к стоку полевого транзистора, и соответственно у него два состояния: когда данный транзистор открыт, сопротивление на этом выводе стремится к нулю, и соответственно резистор подтяжки, который установлен у нас к напряжению VCC или любому другому, не обеспечивает наличие напряжения на выводе OTSCOK. Если у нас этот транзистор закрыт, то соответственно сопротивление перехода у нас стремится к бесконечности, и на выводе OTSCOK появляется постоянная составляющая от резистора подтяжки.

Итак, подходим к шестому выводу. Этот вывод нам позволяет определить наличие подключенного адаптера, того же блока питания. И теперь, понимая назначение этого вывода, мы сможем разобрать вот эту иностранную абракадабру, которая написана в скобочках, и понять, как работает в структурной схеме вот этот данный узел. Напряжение VCC28 — я думаю, так прекрасно понятно, что это напряжение питания данного чарджера. Напряжение ACD мы с вами только что определили — это напряжение наличия подключенного блока питания. Согласно типовой схеме включения, оно формируется с помощью резистивного делителя от CMBDROW напряжения адаптера. Верхнее плечо — 866 кОм, нижняя — 133 кОм. Берем калькулятор резистивного делителя, вбиваем наши данные и получаем, что формируемое напряжение является 2,6 вольт на выводе ACD при наличии адаптера 20 вольт. У нас формируется 2,6 вольт, запомним это.

Итак, в данном узле у нас используется 4 компаратора. Что такое компаратор? Это устройство, которое сравнивает два аналоговых сигнала, то бишь два напряжения. Если напряжение на неинвертирующем входе компаратора выше, чем на инвертирующем, то на выходе у нас с вами устанавливается логический высокий уровень, в противном случае — низкий логический уровень.

Итак, рассмотрим работу первого компаратора. Напряжение VCC у нас с вами априори выше, чем 3,2 вольта, соответственно на выходе у нас с вами будет нулевой логический уровень, низкий, но он подключен на инвертирующий вход логического элемента. Запомним это. Второй компаратор у нас с вами сравнивает напряжение ACD 2,6 вольт с 0,6 вольтами, соответственно условие обратное: 2,6 выше, чем 0,6, на выходе высокий логический уровень, то есть сигнал Wake up. Соответственно логический элемент у нас отрабатывает и поднимает напряжение NREGON высокий логический уровень. Параллельно с этим напряжение VCC поступают на третий и четвертый компаратор. Смотрим: напряжение VCC у нас с вами ниже, чем 26 вольт, соответственно на выходе третьего компаратора низкий логический уровень, но он также подключен к инвертирующему входу логического элемента. На четвертом компараторе у нас сравнивается напряжение ACD 2,8, 2,6 вольта с напряжением 2,4 вольта, соответственно высокий логический уровень, и этот логический элемент отрабатывает и формирует напряжение высокого уровня ACGUD, которая поступает на следующий логический элемент. Разобрались теперь этот узел. Высокий логический уровень, высокий логический уровень сигнала VCC SRN. На данный момент нам нужно только знать, что он также формируется компаратором, сравнивая напряжение VCC с напряжением SRM + 275 милливольт, но в любом случае для завершения логики данного узла нам надо понимать, что напряжение VCC выше, чем ASSRAN плюс 275 милливольт. Соответственно здесь тоже логический уровень высокий формируется напряжение, которое через линию задержки поступает на инвертор и соответственно на полевой транзистор, который, в свою очередь, открывает или закрывает вывод ACO. Почему инвертор? Потому что здесь у нас логический уровень высокий. Если бы инвертор не стоял, то OTSCOK работал бы в обратном режиме: высокий логический уровень — транзистор открывается, OTSCOK падает в ноль. Чтобы все это поменять, стоит инвертор. Высокий логический уровень на выходе — 0, OTSCOK с помощью резистора подтяжки формирует высокий логический уровень, высокое напряжение. В обратном случае здесь низкий логический уровень на выходе инвертора, высокий логический уровень, транзистор открыт, подтянут к минусу. Может возникнуть логический вопрос: для чего же настолько трудная схема с четырьмя компараторами сравнения напряжений? А это все устройство защиты, устройство защиты от того, чтобы напряжение VCC не проседало ниже 3,2 вольт, чтобы напряжение CD-TECT было на том уровне, на котором надо.

Потому что благодаря теперь, как мы разобрали работу 4 компараторов, мы с вами понимаем, что если напряжение ACD у нас просядет ниже 2,4 вольт, соответственно на выводе OTSCOK не будет сформирован высокий логический уровень с помощью резистора подтяжки, и дальнейшая работа чарджера будет уже построена без этого. Почему напряжение на выводе ACD может быть меньше 2,4 вольт? Но если не брать специфическое повреждение резисторов резистивного делителя. Например, у нас просто неисправен сам адаптер, и вместо своих положенных 20 вольт он начал выдавать 15. Соответственно, если в калькуляторе мы входное напряжение сформируем 15 вольт, то на выходе у нас с вами будет 1,97 вольта, что не позволит работать данному узлу чарджера, и на выводе будет логический 0. Отлично, это мы рассмотрели то, что написано вот здесь иностранная абракадабра. Я только что это рассказал. Идем дальше.

Седьмой вывод — IADP, буферизированный выходной ток адаптера. Видим, что он может устанавливаться в пределах 20 и 40 — это коэффициент усиления, который определяется с помощью SMBus шины, высчитывается по формуле 20 или 40.

И на выводе ацео появляется постоянная составляющая от резистора подтяжки Итак Подходим к шестому выводу этот вывод нам позволяет определить наличие подключенного адаптера того же блока питания и теперь понимая назначение этого вывода мы сможем разобрать вот эту иностранную Абракадабра которая написана

в скобочках и понять как работает структурной схеме вот этот данный узел напряжение в CC 28 Я думаю так прекрасно понятно что это Напряжение питания данного чарджера напряжение ac/d мы с вами только что определили это напряжение наличие подключенного блока питания Согласно

типовой схеме включения оно формируется с помощью резистивного делителя от cmbrow напряжения адаптера Верхнее плечо в 866 ком Нижняя 133 килоома берем калькулятор резистивного делителя вбиваем наши данные и получаем что формируемое напряжение является 2,6 вольт на выводе ACD при наличии адаптера

20 Вольт у нас формируется 2 и 6 вольт запомним Это итак в данном узле у нас используется 4 компаратора Что такое компаратор это устройство которое сравнивает два аналоговых сигнала То бишь два напряжения если напряжение на не инвертирующем входе компаратора выше чем

на инвертирующем ТО на выходе у нас с вами устанавливается логический высокий уровень в противном случае низкий логический уровень Итак рассмотрим работу первого компаратора напряжение в CC у нас с вами Априори выше чем 3,2 вольта соответственно на выходе у нас с

вами будет нулевой логический уровень низкий но он подключен на инвертирующий вход логического элемента запомним это второй компаратор у нас с вами сравнивать напряжение АСД 2,6 вольт с 0,6 вольтами соответственно условия обратное 2,6 выше чем 06 на выходе высокий логический уровень то есть

сигнал Wake up соответственно логический элемент у нас отрабатывает и поднимает напряжение N regon высокий логический уровень параллельно с этим напряжение в CCD поступают на третий и четвертый компаратор смотрим напряжение в CC у нас с вами ниже чем 26 Вольт соответственно

на выходе третьего компаратора низкий логический уровень но на 5 также подключен инвертирующему входу логического элемента на четвертом компараторе у нас сравнивается напряжение АЦД 2.8 2 и 6 Вольта с напряжением 2.4 Вольта соответственно высокий логический уровень и этот логический элемент

отрабатывает и формирует напряжение высокого уровня ацгуд которая поступает на следующий логический элемент разобрались теперь этот узел высокий логический уровень высокий логический уровень сигнала vcc srn на данный момент Нам нужно только знать что он также формируется компаратором сравнивая напряжение в сц с напряжением srm + 275

милливольт но в любом случае для завершения логики данного узла нам надо понимать что напряжение в C выше чем ассаран плюс 275 милливольт соответственно Здесь тоже логический уровень высокий формируется напряжение которое через линию задержки поступает на инвертор и соответственно на

полевой транзистор который свою очередь открывает или закрывает вывод aco Почему инвертор потому что здесь у нас логический уровень высокий если бы инвертор не стоял то отсылок Работал бы в обратном режиме высокий логический уровень транзистор открывается отсылок падает в ноль

чтобы все это поменять стоит инвертор высокий логический уровень на выходе 0 ацелок с помощью резистора подтяжки формирует высокое логический уровень Высокое напряжение в обратном случае здесь низкие логический уровень на выходе инвертора высокий логический уровень транзистор открыт подтянут к

минусу может возникнуть логический вопрос Для чего же настолько трудная схема с четырьмя компараторами со сравнению напряжений А это все устройство защиты устройство защиты от того чтобы напряжение вцц не проседало ниже 3,2 вольт чтобы напряжение cd-tect было на том уровне на котором надо

потому что благодаря теперь как мы разобрали работу 4 компаратора мы с вами понимаем что если напряжение а CD у нас просядет ниже 2 4 Вольт соответственно выводе отсылок не будет сформирован высокий логический уровень с помощью резистора подтяжки и дальнейшая работа

чарджера будет уже построена без этого Почему напряжение на выводе ацетат может быть меньше 2 4 Вольт Но если не брать специфическое повреждение резисторов резистивного делителя Например у нас просто неисправен сам адаптер и вместо своих положенных 20 Вольт он начал

выдавать 15 соответственно если в калькуляторе мы входное напряжение сформируем 15 Вольт то на выходе у нас с вами будет 197 Вольта что не позволит работать данный данному узлу чарджера и на выводе будет логический 0 отлично это мы рассмотрели то что

написано вот здесь иностранная Абракадабра Я только что это рассказал Идем дальше седьмой Вывод я ДП буферизированный выходной ток адаптера видим что он может устанавливаться в пределах 20 и 40 это коэффициент усиления который определяется с помощью smbus шины высчитывается по формуле 20 или 40

зависимости от того что выбрала шина на напряжение разницы между ацп и acn в самом начале мы с вами определяли Что ацп это у нас с вами положительный вход стокового датчика acn отрицательный вход стокового датчика токовый датчик на данном

типовой схеме включения обозначается р АЦ 10 его вход поступает на ацп выход на acn Согласно структурной схеме ацп ацн у нас поступает на операционную усилитель с переменным коэффициентом усиления которое определяется smbus шиной с выхода этого операционного усилителя у

нас формируется как раз таки и adp через буфер и далее этот сигнал Согласно структурной схема подключения поступает к нужному узлу далее восьмой вывод ID charge чтобы нам понять что это такое нам нужно вести понятие Что такое srn и что такое

srp обратимся к типовой схеме включения srp и srn - это выводы стокового шунта который отвечает за зарядку аккумуляторной батареи соответственно 20 и 19 вывод это у нас 19 отрицательный вход датчика токового шунта и 20 положительный вход датчика токового

шунта они запараллели на данную операционной усилитель и через буфер выходит на как раз таки 8 вывод Согласно даташиту опять же по шине smbus можно устанавливать кратность от 8 до 16 И общее напряжение на этом выводе будет рассчитываться по вот такой следующий

формуле идем далее 9 вывод это буферизированная общая мощность системы выходной ток пропорционален общей мощности адаптера и аккумулятора соотношение соответственно выбирается через шину smbus Согласно структурной схеме у нас с вами установлена сумматоры которые учитывают напряжение вцс ацп ацн напряжение

батареи и rsn spr вывод иммун и восьмой вывод ID чажи они являются не то чтобы результирующими а показательными относительно работы самого чарджера и поступают дальнейшее головное устройство так Идем дальше 10 вывод про вход Это протокол для работы самим процессором который обобщает

данные с разных датчиков включая токовые датчики если он видит например перегрузку по току то есть процессор начинает система сама ноутбук начинает потреблять больше чем положено он дает команду CPU здесь чем включается троттлинг соответственно можно получить даже такой эффект качели то есть нагрузка

увеличивает какое-то жрущее сильное предложение процессор начинает тротлить нагрузка падает снимается и так заново по кругу ниже с таким же низким логическим уровнем по умолчанию данный вывод является таким же как и предыдущий То есть он уходит выше стоящее головное устройство далее

попроще 11 12 вывод это соответственно есть та самая благодаря структурной схеме мы можем посмотреть какие сигналы формируются на основании данных smbasshina структуре Charger присутствует одноименные sompas интерфейс который формирует порядка 11 сигналов они участвуют работе пвм драйвера логики а также для данного

участка схемы данный участок схемы построен на базе 6 операционных усилителей он получает данные топового шунта блока питания от токового шунта зарядки аккумулятора с 21 вывода Илим о нем поговорим чуть позже на неинвертирующий инвертирующие входы подается как раз таки сигналы которые

образуют SMS интерфейс через диодный сумматор они поступают на компенсатор третьего типа который выходит на неинвертирующий вход операционного усилителя на инвертирующий вход которого поступает сигнал пилообразной формы от одноименного генератора на выходе у нас формируется некоторые сигналы пвм который опять-таки

регулирует работу пвн драйвер логики так 13 14 вывод это cm Pin и cm Out сразу посмотрим типовую схему включения здесь они не задействованы на структурной схеме мы понимаем что это отдельный компаратор c&m это его инвертирующий вход cmout это выход с

открытым стоком арефциямп К сожалению здесь отсылки от него не нашел но так как даташите написано что она устанавливается с помощью шины sambasto скорее всего здесь просто не указан дополнительный сигнал А реф cmp который устанавливает порог срабатывания данного компаратора

так следующее наша номинация это 15 вывод который называется But пресс данный вывод является входящим для чарджера и информирует Charger о том что присутствует низкий заряд батареи также здесь если дальше разбираться по даташиту низкий уровень этого сигнала указывает на то что батарея присутствует

То есть он по умолчанию опять же низкого логического уровня высокий на ее отсутствие устройство включает цефет и rb-фет это Q1 Q2 Кто помнит из типовой схемы включения в течение 100 микросекунд если вывод пресс стал высокого логического уровня Ну в принципе это все понятно

вывод 16 тебе Старт данный вывод опять же является выводом с открытым стоком Он служит индикацией режима гибридного повышения мощности он равен точнее находится в низком логическом уровне Когда у нас микросхема данный Charger находится в режиме Boost в противном случае он имеет

высокий логический уровень но опять же просто у нас снимается затвора необходимое напряжение и данный транзистор у нас закрывается и 16 вывод грубо говоря остается в воздухе только с подтяжкой резистора к какому-либо напряжению Так теперь обратимся к 18 выводу

данный вывод у нас управляет затвором N канального полевого транзистора так называемого цвета который на типовой схеме включения обозначается как Q3 Q3 bathfind служит для того чтобы запитать системную плату от аккумуляторной батареи То бишь при необходимости например отсутствие на

зарядного устройства напряжение и сила тока на плату нас будет поступать через Q3 от аккумуляторной батареи через токосъемные как раз таки резистор ключевой момент который написан у нас в даташите то что напряжение на затворе этого транзистора выше чем напряжение на

его Истоке в соответствии со структурной схемой у нас имеется дополнительный модуль так сказать логика селекторная логика которая управляет БАД срц и ба ДРВ соответственно у дополнительно есть здесь Вольт добавка чтобы этот транзистор открывался с минимальным сопротивлением N канального перехода

Итак Идем дальше 19-20 выводы srn и srp соответственно можно сразу открыть типовую схему включения понимаем что эти выводы идут стокового шунта который отвечает за работу чарджера от аккумуляторной батареи из-за зарядку аккумуляторной батареи ключевой момент только тот что по выводу по напряжению на выводе srn у

нас определяется общее напряжение заряда самого АКБ 20 вывод или у нас служит для установления ограничения тока заряда и разряда представлены формулы в соответствии с которыми это рассчитывается и прямым текстом написано что для установки только в заряды разряда необходимо

подключить вывод elimp резистивному делителю относительно 3,3 вольт и массы что соответственно мы наблюдаем на типовой схеме включения Илим 21 вывод о котором мы сейчас говорим задействовано в блоке состоящем из шести операционных усилителей диодного суматора про которую мы говорили

немножко выше то есть видим что напряжение на выводе Илим будет задействована в двух из шести операционных усилителей один из которых получает сигнал с 8 вывода а второй получает данные стоковых датчиков резистора эрацет около шунта который у нас используется для контроля

нагрузки силы тока от адаптера далее немножко перескочим и рассмотрим сразу 24 вывод реган как и вводится Практически во всех ШИМ контроллерах в том числе и Charger имеется свой ldo в данном случае это 24 вывод regon L2 который напряжение в CC формирует

напряжение 6 вольт запуск осуществляется сигналом enable regon enable regan насколько мы с вами помним осуществляя формируется точнее на данном логическим элементе который использует напряжение АЦД и напряжение в CC Итак все наверно как и я уже устали поэтому Подходим

наконец-таки к завершению 23 вывод лоу ДРВ и 26 вывод эти выводы управляют двумя полевыми транзисторами которые получаешь им сигнал от нашего Charger формируют то что необходимо аккумулятору для зарядки Q4 поправляется сигналом High drw от плюса источника питания Оки 5 это нижнее

плечо в данной схеме обычного грубо говоря типового ШИМ контроллера после дросселя напряжение через стокосъемный резистор поступает напрямую в аккумуляторную батарею и соответственно соответственно 27 вывод это вывод фазы и крайний вывод который рассмотрим Это 25 btst некоторые его почему-то называют

обратной связью но это не является таковым вывод btst нам необходим для того чтобы на затворе верхнего плеча создать дополнительное напряжение плюсом которому является то напряжение которое формирует ШИМ контроллер для того чтобы транзистор открывался полностью и сопротивление канального перехода было минимальным