JAJU967 December   2024

 

  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 小型でコンパクトなサイズ
      2. 2.2.2 トランスレス設計
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1  BQ25790 IIC 制御、1 ～ 4 セル、5A 昇降圧バッテリ チャージャ
      2. 2.3.2  TPS3422 低消費電力、プッシュボタン コントローラ、設定可能遅延付き
      3. 2.3.3  SN74LVC1G74 クリアとプリセット搭載、シングル ポジティブ エッジ トリガ型 D タイプ フリップ フロップ
      4. 2.3.4  TPS259470 2.7V ～ 23V、5.5A、28mΩ 真の逆電流ブロッキング eFuse
      5. 2.3.5  TPS54218 2.95V ～ 6V 入力、2A、同期整流降圧 SWIFT コンバータ
      6. 2.3.6  TPS54318 2.95V ～ 6V 入力、3A、同期整流降圧 SWIFT コンバータ
      7. 2.3.7  LM5158 2.2MHz、ワイド VIN、85V 出力、昇圧、SEPIC またはフライバック コンバータ
      8. 2.3.8  TPS61178 20V 負荷切断付き、完全統合型同期整流昇圧
      9. 2.3.9  LMZM23601 3.8mm × 3mm パッケージ封止、36V、1A 降圧 DC/DC パワー モジュール
      10. 2.3.10 TPS7A39 デュアル、150mA、広い VIN、正/負の低ドロップアウト (LDO) 電圧レギュレータ
      11. 2.3.11 TPS74401 3.0A、超低ドロップアウト レギュレータ、プログラム可能なソフト スタート機能付き
      12. 2.3.12 TPS7A96 2A、超低ノイズ、超高 PSRR、RF 電圧レギュレータ
      13. 2.3.13 遅延時間固定機能を搭載、LM3880 3 レール、シンプルな電源シーケンサ
      14. 2.3.14 不揮発性メモリを内蔵、DAC53401 10 ビット電圧出力 DAC
      15. 2.3.15 INA231 28V、16 ビット、I2C 出力電流、電圧と電力モニタ、WCSP でアラートを搭載
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 入力セクション
      1. 3.1.1 昇降圧チャージャ
      2. 3.1.2 電源をオンまたはオフにします
    2. 3.2 SEPIC および Cuk をベースとする高電圧電源の設計
      1. 3.2.1 SEPIC および Cuk コンバータの基本動作原理
      2. 3.2.2 SEPIC および Cuk を採用した非結合型インダクタを使用したデュアル高電圧電源設計
        1. 3.2.2.1 デューティ サイクル
        2. 3.2.2.2 インダクタの選択
        3. 3.2.2.3 パワー MOSFET の検証
        4. 3.2.2.4 出力ダイオードの選択
        5. 3.2.2.5 カップリング・コンデンサの選択
        6. 3.2.2.6 出力コンデンサの選択
        7. 3.2.2.7 入力コンデンサの選択
        8. 3.2.2.8 可変関数で出力電圧を設定
    3. 3.3 低電圧電源の設計
      1. 3.3.1 WEBENCH Power Designerを通じて TPS54218 を設計する
      2. 3.3.2 ±5V 送信電源の生成
    4. 3.4 システム クロックの同期
    5. 3.5 電源およびデータ出力コネクタ
    6. 3.6 システム電流と電力の監視
  10. 4ハードウェア、テスト要件、およびテスト結果
    1. 4.1 ハードウェア要件
    2. 4.2 テスト設定
    3. 4.3 テスト結果
      1. 4.3.1 効率テストの結果
      2. 4.3.2 ライン レギュレーション テストの結果
      3. 4.3.3 スペクトラムのテスト結果
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
        1. 5.1.3.1 高電圧電源のレイアウト
    2. 5.2 ツールとソフトウェア
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標

3.1.1 昇降圧チャージャ

最初の段では、BQ25790 昇降圧チャージャを使用しています。この充電器は、1 セルのリチウムイオンまたはリチウムポリマ バッテリを使用します。また、チップにはスマート パワー パス機能が内蔵されており、バッテリが完全に放電した場合や取り外された場合でもシステムの動作を維持できます。負荷電力が入力電源の定格を超過し、あるいは除去されると、バッテリが補完モードに移行し、入力電源の過負荷とシステムの故障を防止します。入力電源がなくなっても、BQ25790 は、バッテリを放電して、VBUS 上に 2.8V ～ 22V の可変電圧を 10mV 刻みで生成することで USB On-the-Go (OTG) 機能に対応します。この動作は、プログラマブル電源 (PPS) 機能で定義されている USB PD 3.0 仕様に準拠しており、外部デバイスを充電することができます。I2C ホスト制御充電モード以外に、この充電器は自律充電モードもサポートしています。電源投入後、充電はデフォルトのレジスタ設定を使って有効化されます。本デバイスは、ソフトウェアがまったく関与しなくても充電サイクルを完了できます。BQ25790 は、各段階 (トリクル充電、プリチャージ、定電流 (CC) 充電、定電圧 (CV) 充電でバッテリ電圧を検出しバッテリを充電します。定電圧フェーズにおいて、充電サイクルの終わりに、充電電流があらかじめ設定された制限値 (終了電流) を下回ると、充電器は自動的に停止します。十分に充電されたバッテリが再充電スレッショルドを下回ると、充電器は自動的に他の充電サイクルを開始します。

テキサス インスツルメンツでは、バッテリ充電に自律モードを使用していますが、このリファレンス デザインでは I2C インターフェイスを残しています。BQ25790 の PROG ピンは、グランドへの 4.7kΩ 抵抗を使用して構成され、スイッチング周波数を 750kHz に、充電電流はデフォルトで 2A に設定できます。充電電流はデフォルトで 2A に設定できます。外部アダプタ用の USB Type-C コネクタが 1 つしかなく、外部 ACFET-RBFET がないため、AC1 と VAC2 を VBUS に接続し、ACDRV1 と ACDRV2 を GND に接続します。式 1 に、入力電流制限設定の計算結果を示します。

式 1. Iinput_limit=VILIM-10.8=VREGN×R130R128+R130-10.8

設計者は R128 および R130 を更新して、予想される電流制限値に達します。このリファレンス デザインでは、設計者は評価基板に従い、1.4A の電流制限を設定します。