电源备忘录

  1. 设计参数
    3V3最大输出3A
    5V最大输出2A
    3V3和5V各5个通道、各通道最大1A?
    输出HV(6.2~8.4V)
    所有供电路径监控电压、电流
    低发热、高导热

  2. 三结砷化镓电池板(蓝字) 主要参数(AM0)：电池面积30.15c㎡、开路电压V_oc=2740mV、短路电流I_oc=524.61mA、最大功率电压V_m=2430mV、最大功率电流I_m=503.505mA。

  3. 铜铟镓硒柔性薄膜太阳能电池片，主要参数(换算为AM0)：电池面积574c㎡开路电压V_oc=4000mV、短路电流Ioc=3788mA、最大功率电压V_m=3200mV、最大功率电流I_m=3247mA

  4. mppt使用spv1040，相关计算(源码见附录)
    (使用半片柔性太阳能电池)：
    最大输出功率 = 4.6881W
    最小输入电容 = 16.236uF
    最小电感 = 38.2752uH▲
    输出电容 = 54.12uF
    反馈电容 =13.32nF
    输出限流电阻 = 53.326mohm
    (使用1/3柔性太阳能电池)：
    最大输出功率 = 3.1254W
    最小输入电容 = 10.824uF
    最小电感 = 15.6931uH
    输出电容 = 36.08uF
    (使用三结砷化镓)：
    最大输出功率 = 1.1W
    最小输入电容 = 5.2461uF
    最小电感 = 8.3571uH
    输出电容 = 14.487uF
    注意，spv1040输入电流不能超过2A、会导致最小电感过大
    在所有 VBATT_max > 4.8 V 的应用中，Lx 引脚和 VOUT 引脚之间必须使用外部肖特基二极管。事实上，由于高端集成开关在关闭时（不连续模式）上的压降，当需要从输入流向输出的电流时，Lx 引脚上的电压可能会超过最大绝对电压阈值（5.5 V）。

  5. 电池充放电BQ25883RGER/sgm41529(几乎pin2pin，BQ的封装稍大)
    窄 VDC (NVDC) 电源路径管理
    无需电池或使用深度放电的电池即可瞬时启动
    SGM41529 具备动态电源管理（DPM）功能，可以避免输入适配器过载或达到最大电流限制。它通过降低充电电流，将系统电压维持在DPM模式下的最低设置。此外，SGM41529还提供补充模式，以在充电电流降至零且输入仍然过载的情况下进一步支持系统输出。SGM41529 可以使用一种名为输入电流优化器（ICO）的算法来提供最大功率点，以避免输入源过载。
    SGM41529 支持默认模式（独立），无需主机控制。它会自动检测电池电压并开始充电。如果器件未处于热调节或DPM模式，则在检测到电池充满电时，充电周期会自动终止。如果电池电压低于充电阈值，充电器会自动启动新的充电周期。
    电池充电模式下实现理想的二极管运行
    iic地址：0x6B
    可通过iic配置:满电电压、最大充电电流、最大输入电流…
    可通过iic读取:CHRG_STAT、ICHG_ADC、VBUS_ADC、VBAT_ADC、VSYS_ADC…

  6. 电量计BQ28z610
    采用内部旁路实现电芯均衡，优化电池运行状况
    Impedance Track™ 算法
    需要提前烧录电池特性数据
    iic地址:0xAA
    电量计外围电路包括一次保护、二次保护、供电和电压采样、电流采样、温度采样、外部通信。

  7. 一次保护
    以 BQ40Z50 全功能电量计为例，它的一级保护包括电池过充、过放、过流、短路、高温、低温、充电超时等等。一级保护的实施依托于充电 MOSFET、预充 MOSFET、放电 MOSFET、防反充 MOSFET等电路

  8. 二次保护
    以 BQ40Z50 全功能电量计为例，它的二级保护包括电芯失效（比如严重不均衡、严重老化等）、保护元器件失效（比如充电 MOSFET 失效、放电 MOSFET 失效、二次保护 IC 动作、NTC 断线等）、使用环境安全风险（比如严重过充、严重过放、严重过流、严重过温等）等等。二级保护的实施依托于三端保险丝

  9. 验流电阻
    使用开尔文连接、使信号脚两端的阻值误差最小
    两个共模电容的接地点如果接得不好比如相距较远则容易会对电流信号引入额外偏移，影响电流测量精度，所以现在一般不贴共模电容

  10. Ti的mos管
    单独提一下，尺寸又小性能又高，好用

  11. 理想二极管LM74610QDGKRQ1
    外置mos

  12. 功率计INA3221AIRGVR
    iic地址: 0x40+4地址
    可读取高低测电压、计算电流和功率

  13. buck_LMR51460FSQDRRRQ1
    最大输出4A
    支持FPWM
    440kHz–95%

  14. 8路io扩展TCA9534PWR
    iic地址：0x40+16地址▲
    支持中断

  15. 4通道高侧开关BTS7200-4EPA
    Ti的高侧开关没有8ch的、而且4ch需要28pin(有个16pin但是是插件、0.5A)
    最大1A
    当DEN为高时，通过DSEL输入地址、IS就会输出对应电流、可换算为输出通道的电流
    输出正常时，I_IS为I_out/k，k的经典值为665~670
    输出异常时，I_IS为IS(FAULT)或IS(OL_OFF),不小于4.4mA

  16. 8通道电压计TLA2528IRTER
    iic地址:0x10+8地址
    12bit,可数字滤波

  17. 2路iic开关TCA9543APWR
    iic地址:0x70+4地址

  18. can总线控制器MCP2515
    内部没有振荡器和pll、只有分频器
    建议使用20MHz晶振、晶振过慢会导致降速
    TXnRST#可用于备用发送信号、内部上拉
    RXnRST#可在输入缓冲满时发送中断

  19. 收发器SN65HVD230QDR
    R_s选择10k(4.5μs上升沿)

  20. 主控MSP430FR5949IDAR
    支持1.8V-3.6V供电
    UCAx支持UART和SPI
    UCBx支持iic和SPI

  21. pcb整体设计

    1. 增加线宽,减少导线发热量
    2. 大电流使用多层焊盘换层,焊接时灌锡
    3. 尽力增加pcb的导热性

  22. 接地设计

    1. 底层接入电池外壳(负极)
    2. GND经过采样电阻后接入电池负极
    3. 外壳RC后进入底层

静态功耗计算

  1. BTS7200-4EPA 高侧开关，5Vx2+3v3x2，10mA，120 mΩ
  2. TLA2528IRTER 总线ADC，3v3x2，iic控制（10mA计）
  3. MCP2515T-I/ST CAN控制器 3v3x2，5mA，可休眠
  4. SN65HVD230QDR CAN收发器 3v3x2，0.37mA，可休眠
  5. TCA9543APWR iic分线器 3v3，10mA，iic控制
  6. TCA9534PWR io扩展 3v3 40uA，iic控制
  7. MSP430FR5949IDAR 主控 3v3，2.6mA
  8. LMR51460FSQDRRRQ1 降压，25uA静态
  9. LM74610QDGKRQ1 理想二极管，9.8uA
  10. INA3221AIRGVR 功率计 5vx4，350uA
  11. BQ25883RGER 电池充放电 8.4vx2，3mA
  12. BQ28Z610DRZR 电量计 8.4vx2，250uA

总计 337mW
ps. 有些数据手册没有找的电源电流典型值，取电流上限

测试1板相关

注意更正：

1. ina3221供电为3v3，应为5v
2. iic分线器供电为悬空，应为3v3
  1. 主控连接到以下信号
    IS1、IS3为高侧开关的电流反馈,数字输入
    DSEL0、DSEL1为高侧开关电流反馈的地址脚
    DEN为高侧开关电流反馈的使能脚
    spi连接惨控制器
    CS#为惨控制器片选
    CANINT#为can控制器中断信号、故障或其他情况触发
    PINT#为io扩展的中断信号、扩展io变化时触发
    IN00~IN13为3.3v和5v输出控制
    iic连接到功率计、电压计、io扩展、充电ic、电量计、iic开关
  2. io扩展连接到以下信号
    5v dcdc的PG
    两个3.3v dcdc的PG
    充电ic的PG和INT
  3. 部分器件iic地址配置
    io扩展0x42(转发)
    输出电压计0x17
    功率计1 0x40
    功率计2 0x41
    其余器件为默认地址
  4. 测试1板测试内容
    spv1040有效性
    spv1040安全性(输入防护、输出放倒灌)
    spv1040面积优化(尝试去除限流电路、部分二极管、上拉电阻)
    INA3221有效性
    INA3221采样信号线噪声
    BQ25883有效性
    BQ25883的ADC精度
    BQ25883限流效果
    BQ25883外置mos限流效果
    BQ28Z610有效性
    BQ28Z610电池特性校准
    BQ28Z610精度
    BQ28Z610充放电保护
    BQ28Z610面积优化(去除部分保护电路)
    LM74610有效性
    LM74610响应精度和速度
    LM74610供电路径切换
    LMR51460有效性
    LMR51460纹波和输出区间
    LMR51460电感
    LMR51460面积优化(去除反馈滤波)
    BTS7200-4EPA有效性
    BTS7200-4EPA电流系数标定
    TCA9534有效性
    TLA2528有效性
    TLA2528精度
    TLA2528静态噪声
    TCA9543有效性
    TCA9543转发策略

附录

‘spv1040参数计算(使用calcpad)

#hide
.uF = 10^-3mF
.uH = 10^-3mH
.us = 10^-3ms
‘输出电压
V_o = 5V
‘开关频率
f = 100kHz
‘最大输入纹波
V_irp = 1V

#show
‘最大输出纹波
V_orp = 300mV
‘输入开路电压
V_oc = 3.2V
‘输入短路电流
I_sc = 2.4A1.353/3
‘最大输入功率
P_imax = V_ocI_sc

‘最大输出功率
P_omax = 7.7W1.353/390%
‘最大输出电流
I_omax = P_omax/V_o
‘最小输入电容
C_imin = I_sc/(fV_irp)|uF
‘最小电感
L_xmin = 1/2(910^-6sV_oc/(2A - I_sc))|uH
L_min = 5V^2/P_imax(0.5^4/(2f))|uH
‘输出电容
C_omin = I_sc/(fV_orp)|uF
‘反馈电容
C_2 = 10/(f(0.75*10kΩ))|nF
‘输出限流电阻
R_s = 50mV/I_omax|mΩ
‘配置步长(1ms)
R_4 = 1kΩ
C_4 = 1uF
‘输出tvs选型：5.2V < V_br < V_cl < 5.5V

‘肖特基选型:压降 <0.5V,I_f > I_max
‘—
s = 30.15cm^2
J_sc = 17.4mA/cm^2
J_m = 16.7mA/cm^2
I_sc = 2.8A1.353
I_m = 2.4A1.353
U_oc = 4V
U_m = 3.2V
P_m = I_mU_m|W
C_2 = (U_m/U_oc - 1)/ln(1 - I_m/I_sc)
C_1 = (1 - I_m/I_sc)exp(-U_m/(U_ocC_2))
I(U) = I_sc(1 - C_1(exp(U/(U_ocC_2)) - 1))|A
$Plot{I(U) & I(U)*U/1V @ U = 0V : U_oc}

杂项、待整理

就不分章节和标题了,直接一条条写吧

他的意思大概就是：

  1. 顶层不要铺铜；
  2. MPPT可以再紧凑一点；
  3. 可以用通孔焊盘替换功率片子下面的过孔；
  4. DCDC实现不是最佳的；
  5. 采样电阻的设置有问题；
  6. 布局不太好
  7. 除非使用盘中孔工艺，不然尽量别在焊盘上打过孔；
  8. 注意一下英飞凌的片子不要直接看立创给的手册，要去找官网的最新手册，避免踩坑

不使用LM66100Q的原因是最大电流过小(1.5A)最大电压还行(5.5V?)

之后按照数据手册，把每个器件外围电路的选型的解释一下？
当被问起”这个器件能不能去掉”的时候就不用回想半天了

另外，在手机上编辑有两个bug