JAJU897 june   2023 BQ24072 , LMR36520 , TLV62568 , TPS2116

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 24VAC から DC への整流
      2. 2.2.2 eFuse 保護
      3. 2.2.3 5V レール
        1. 2.2.3.1 LMR36520 電圧レール
        2. 2.2.3.2 USB 電源入力
      4. 2.2.4 電源の OR 接続
      5. 2.2.5 バッテリ管理
      6. 2.2.6 3.3V 電源レール
      7. 2.2.7 電源レールの電流センシング
      8. 2.2.8 バックライト用 LED ドライバ
      9. 2.2.9 BoosterPack の概要
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 LMR36520
      2. 2.3.2 TPS2216
      3. 2.3.3 TLV62568
      4. 2.3.4 INA2180
      5. 2.3.5 TPS92360
      6. 2.3.6 TPS2640
      7. 2.3.7 BQ24072
  9. 3ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 3.1 ハードウェア要件
    2. 3.2 テスト構成
    3. 3.3 テスト結果
      1. 3.3.1  24VAC のスタートアップとシャットダウン
      2. 3.3.2  USB のスタートアップとシャットダウン
      3. 3.3.3  OR 接続
      4. 3.3.4  LMR36520
      5. 3.3.5  TLV62568 の過渡応答
      6. 3.3.6  BM24072 の過渡応答
      7. 3.3.7  TLV62568 (3V3 電源レール)
      8. 3.3.8  LMR36520 (LMOut 電源レール)
      9. 3.3.9  BM24072 (BMOut電源レール)
      10. 3.3.10 リファレンス
        1. 3.3.10.1 TLV62568
        2. 3.3.10.2 LMR36520
  10. 4設計とドキュメントのサポート
    1. 4.1 設計ファイル
      1. 4.1.1 回路図
      2. 4.1.2 BOM
    2. 4.2 ツールとソフトウェア
    3. 4.3 ドキュメントのサポート
    4. 4.4 サポート・リソース
    5. 4.5 商標
  11. 5著者について

2.2.5 バッテリ管理

バッテリ充電およびパワー・パス管理は、TIDA-010932 内の bq24072 によって実行されます。bq24072 は、パワー・パス機能によって外部 FET を必要とせずにバッテリの充電と負荷への電力供給を互いに独立して実行できる、低コストのシステムを実現します。このデバイスは、専用のピンを介したバッテリ温度の監視、USB 仕様に準拠した突入電流および電流制限、PGOOD および充電信号を提供します。

bq24072 は単一電源入力デバイスです。コストを抑えるために、デュアル入力デバイスではなく bq24072 を選択しています。セクション 2.2.4 に詳しく示す bq24072 および OR 接続により、完全統合型のデュアル入力デバイスと同じ機能をより低コストで実現できます。最終製品の要件はそれぞれ異なるため、個々のシステムに合わせて設計を簡単に変更できる必要があります。TIDA-010932 はこのことを理解した上で設計されています。最終製品が USB (または一般的に 2 次電源) を使用しない場合は、セクション 2.2.2 で説明した OR 接続と USB 関連の部品は不要になるため、bq24072の単一入力を使用してさらに設計コストを削減できます。こうした状況でデュアル入力のバッテリ管理 IC を採用すると、アプリケーションに対して必要以上に複雑な設計となり、余計なコストがかかったり、設計変更が増えたりします。これらの理由から、最適な低コスト設計として bq24072 を選択しています。

bq24072 はパワー・パス機能を備えているため、バッテリによってメイン電源を補完し、高い負荷要件を満たすことができます。この機能により、より小型のメイン電源を使用でき、さらにコストを削減できます。

図 2-9 に、TIDA-010932 用に選択した構成および部品を示します。bq24072 の推奨最小入力電圧は 4.35V、VOVP は 6.6V、最大絶対入力電圧は 28V です。このデバイスは、最大 4.2V(VBAT(REG)) のバッテリを充電します。出力は、VBAT(REG) より 200mV 高い電圧に安定化されます。

GUID-20230607-SS0I-KMNT-GP61-X3MCRCJM5LG4-low.png図 2-9 BQ24072 の回路

USB 2.0 仕様では、ハード・スタート用に 10μF 未満のコンデンサが要求されるため、小型の入力コンデンサ (C7) を選択しています。

bq24072 データシートでは、1μF～10μF の入力容量を推奨しています。データシートの推奨事項に従って、4.7μF のバッテリ入力コンデンサ (C10) を選択しています。4.7μF の出力コンデンサ (C15) は、データシートに基づく最小推奨値です。

USB 2.0 仕様に準拠するには、入力電流を 500mA までに制限する必要があります。bq24072 の EN1、EN2、ILIM ピンを使用して、電流制限をプログラムできます。データシートに従って、EN1 を HIGH、EN2 を LOW に設定して、500mA の電流制限をプログラムします。ILIM をフローティング状態のままにすると充電がオフになるため、フローティング状態のままにしないでください。I LIM の電流制限 (536mA) が EN1 および EN2 ピンより高くなるように設定します。これで EN1 および EN2 の電流制限が、より無難な、支配的な制限値になります。式 14 に、TIDA-010932 に使用される R13 の計算式を示します。

式 14. R 13 = R I L I M = K I L I M I I N - M A X = 1610   A Ω 536   m A = 3   k Ω

R14 は ISET ピンに接続され、図 2-9 に示すバッテリの高速充電電流レベル （I O(CHG）) を決定します。このリファレンス・デザインの R14 の計算式を式 15 に示します。ただし、高速充電電流は、最終製品に使用されるバッテリの仕様に基づいて選択する必要があります。

式 15. R 14 = K I S E T I O ( C H G ) = 890   A Ω 300   m A = 3   k Ω

回路 TS は、サーミスタを内蔵したバッテリ・パックのバッテリ温度の監視に使用されます。 TS を使用する場合は、R15 を実装しないでください。TS をフローティング状態のままにして、温度センシングを使用しない場合は、R15 を使用します。10k の値はデータシートの推奨事項に従っています。

ピン TD は GND に接続され、チャージャの終端を可能にします。オプションでグランドへのパスを削除し、代わりに PWRIn に接続することもできます。 ピン CE は DIP スイッチに接続され、バッテリ充電がアクティブかどうかをユーザーが確認できるようにします。 PGOOD は、有効な入力ソースが検出されると BMOut までプルされ、入力電力が規定の制限範囲を外れた場合は高インピーダンスになります。PGOOD は最大 15mA をシンクできるため、PGOOD が 15mA を超える電流をシンクしないように、適切な R28 を選択する必要があります。TIDA-010932は、PGOOD ピン上でインジケータ LED (D7) を使用します。

ピン CHG は、バッテリの充電中は BMOUT までプルされ、充電完了時またはチャージャがオフになったときは高インピーダンスになります。CHG が 15mA を超える電流をシンクしないように、R26 を選択する必要があります。TIDA-010932 は、チャージ・ピン上でインジケータ LED (D3) を使用します。