如何阅读datasheet,以BQ24610为例

本文的主要目的在于传播基本的阅读datasheet的能力,以及PCB设计需要注意的基本问题。

本次需要设计的是24V动力锂电池充电电路。

原理图设计

参考官方参考电路

为了快速设计电路,自然是参考官方参考电路,选择Typical Application

做细微的参数调整

由于我们的需求是给24V的电池充电,所以需要稍微修改一下原理图,接下来需要查看的就是Feature Description

  • 设置充电电压

从图中可以看出,R1和R2是设置电池充电电压的地方。我需要的是24V充电,所以我分贝设置为100K和1.1M

  • 设置电池充电电流

Vset1和Rsr是用来调整充电电流的,虽然我也想把充电电流设置的高一点,但是我在淘宝上找不到能提供那么大电流的的24V的适配器,很失望。Rsr就用了10mR,Vset1是使用电阻分压得到的,我本来想设置为5A的,可是43.5K的电阻很贵,就采用了和官方一样的电阻值,设置为3A。

  • 设置适配器充电电流

通过Vacset和Rac设置,前文也说了,由于适配器限制,本来这片芯片最大能承受10A充电电流的,也只能设置成3A,也使用官方提供的值了。

  • 设置预充电电流

预充电就是当电池电压低于一个设置的阈值时,先用小电流对电池充电,使电池达到设置的阈值,这样可以激活电池,保证电池的寿命不会太快衰减。但需要注意的是,预充电30分钟后还没有达到阈值的话,充电芯片就会停止充电,通过状态引脚给出错误信息。

  • 设置充电安全时间

通过Cttc这个电容可以设置充电的安全时间,也是一种保护电池的措施。我使用的也是官方的值。

  • 系统供电方式

这里说的大概意思就是,VCC可以从电池或适配器供电,当VCC电压大于电池电压时,会关闭电池与系统之间的BATFET,使用VCC供电(一般也就是插着适配器的时候才会发生吧,使用适配器供电也很正常)。

  • 充电和取消充电的情况

这里列举了什么情况下充电,什么情况下停止充电,有兴趣自己看看就好,对原理图绘制影响不大。

  • 过热保护

这里提到用103AT的热敏电阻测量温度。

  • 充电状态输出方式

这张表体现了充电的状态对应的LED灯情况

完成设计

说实话,感觉这种设计感觉技术水平不高,还是那些使用分立元件那个年代的前辈厉害,现在都集成在IC中了,外围设计简单了太多。

PCB设计

官方建议

这是官方提供的Layout的指导

  • 输入电容要尽可能的靠近开关MOSFET并使得和地之间的回路最小。这些元件需要放在同一层而不是不同层然后使用过孔连接(惨..没写这篇文章前还没注意到,我有的元件是放在bottom的,不过我用了多个过孔应该没关系的吧..)。
  • IC应该被放在开关MOSFET的附近来保证控制信号是干净的(我放的好像有点远..)
  • 电感的输入端要尽可能的靠近开关MOSFET的输出端。覆铜面积要尽可能小以避免电磁干扰,但是要保证足够的宽度承载电流。这里不要用不同层的平行线的连接。保证和其他网络尽可能小的寄生电容(这是为了避免这里的高频信号影响其他位置的模拟电路)。
  • 采样电阻要靠近电感的输出端,布线时最好参考官方的这种设计

  • 输出电容要放置在靠近采样电阻的输出端和地之间。
  • 输出电容的地要先和输入电容的地连接再和IC的地连接
  • 模拟地要和电源地分离,并且用信号地连接充电器的电源地和模拟地。就在IC的下放使用覆铜连接模拟地,但是要避免电源管脚以减少容性和感性噪声耦合。在热焊盘上连接模拟地和电源地并作为信号地的连接点。或者使用0R的电阻连接模拟地和电源地(这种情况下热焊盘需要连接模拟地)。非常推荐在热焊盘下使用星形连接。
  • 热焊盘的接地是非常重要的,要确保过孔是直接在IC下方的。
  • 去耦电容要尽可能靠近IC
  • 过孔的数量和大小要满足电流的需要

PCB一般要求

除此之外还要注意电流与线宽、铜厚之间的关系

成品图

Top Layer
Top Layer
Bottom Layer
Bottom Layer

总结

画PCB还是需要有经验加持的,就拿我这次画板来说吧,之前没有经验,不懂如何看IC的datasheet,在老师的带领下才学会了查看datasheet。但是看datasheet还是不够认真,没有去看官方的一些建议,Layout时有许多细节没有处理好,只到我打板后这么久,写文章的时候才发现,官方建议中的第2、3、4、5、6、7、9都是不太符合要求的,但是板都打了..

虽然板子存在很多问题,但是自己画的板还是想看看效果是怎么样的,可惜退了那个团队,测试板子就交给其他人了。