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HP DV4 充放電簡析

網(wǎng)友投稿2023-01-20 14:20:02

HP DV4 充放電簡析

來源：迅維網(wǎng) 筆記本維修

　　La-4102p

　　芯片：BQ24740

　　作者：小貝花(楊帥)

　　因?yàn)楸救藢W(xué)識(shí)水平有限，所以文中存在一些錯(cuò)誤，還懇請大家斧正。

　　寫在前面：

　　面對一片不能充電的主板，應(yīng)該明確到幾個(gè)可能。

　　首先是電池不良，當(dāng)電池異常時(shí)也能導(dǎo)致一直充電，電池的電量卻不會(huì)增加。

　　然后是充電芯片不能正常工作，這一種狀態(tài)就好處理一些。對這種情況的故障表現(xiàn)應(yīng)該是,在操作系統(tǒng)里能發(fā)現(xiàn)電池正在充電,或者在電腦的控制指示燈處能看到充電的指示燈亮起，但電池電量卻不見提高。對于故障的表現(xiàn)：可了解到KBC或其它控制設(shè)備已經(jīng)發(fā)出了允許充電的指令，但充電芯片卻未能執(zhí)行充電動(dòng)作。只需檢查與充電方面的常規(guī)信號(hào)(例如SD#,EN#,開關(guān)電源的各種控制線路)，然后分析充電開關(guān)電源電路中的各組波形和輸出狀態(tài)即可。

　　最后面臨的是接入電池主板卻不能執(zhí)行充電指令，如何表現(xiàn)呢。例如接入電池正常的主板應(yīng)該和電池通過SM BUS總線溝通或者是檢查電池電壓分析是否需要執(zhí)行充電動(dòng)作。如果需要充電KBC會(huì)發(fā)出允許充電的使能信號(hào)通過信號(hào)傳輸電路將指令傳輸?shù)匠潆娦酒屍溟_始執(zhí)行充電動(dòng)作。那么如果面臨主板的故障是KBC不能發(fā)出充電指令該如何處理呢?首先應(yīng)該明確KBC和電池溝通的線路是否正常，在I2C總線上的上拉電壓，線路阻抗，鉗位二極管都應(yīng)該納入考慮范圍。這一點(diǎn)可以通過示波器來觀察線路上的上下脈沖來進(jìn)行判斷和分析，也有更簡單的辦法就是進(jìn)入OS或者BIOS里查看能否發(fā)現(xiàn)電池。如果在OS里能發(fā)現(xiàn)電池，推薦用電池檢測軟件能更明確的獲悉電池的數(shù)據(jù)，能發(fā)現(xiàn)電池一般可以認(rèn)為電池通過SM BUS與KBC進(jìn)行了正常數(shù)據(jù)交互。

　　接著應(yīng)該考慮電池的接入信號(hào)，在一些DELL或者緯創(chuàng)的板子都可以看到這個(gè)信號(hào)。然后是電池的報(bào)警信號(hào)，如果電池都發(fā)出了報(bào)警了，KBC當(dāng)然不會(huì)受理充電指令了。在前日MAX8731G的充電芯片上，我們了解到當(dāng)VDD的電壓低于2.5V時(shí)，充電芯片不會(huì)接受充電指令，這也是要納入考慮范圍。

　　當(dāng)然與電池接口相關(guān)的信號(hào)都測試過，最后還一個(gè)更重要的就是適配器檢測信號(hào)。在DELL和HP的主板上KBC必須得到適配器檢測信號(hào)接入后才會(huì)滿足充電的一個(gè)基礎(chǔ)。倘若用適配器檢測信號(hào)都沒發(fā)到KBC，那就不要談為什么不能充電的這種問題了。在上面我們淺析了常規(guī)不充電的維修思路，后面我將嘗試對BQ24740為核心的充放電電路進(jìn)行分析。

　　BQ24740介紹

　　DQ24740采用了動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，這項(xiàng)功能能減少充電電流，當(dāng)輸入電流達(dá)到限制時(shí)能避免系統(tǒng)過載。還具有檢測交流適配器和電池接入功能，包含電流監(jiān)測器能時(shí)刻觀察整機(jī)負(fù)載電流和充電電流。

　　公版電路圖：

　　在上圖中ADDPTER為交流適配器電壓接入，要通過保護(hù)隔離電路還得受控于Q1和Q2(都是P管)。ACN 和ACP 分別是系統(tǒng)電流監(jiān)測器的正和負(fù)向輸入。通過觀察檢流電阻兩端的壓降來達(dá)成監(jiān)測電流的目的。其效果是：假設(shè)SYSTEM的電流達(dá)到20A，那么流過檢流電阻上的電流也應(yīng)該是20A。那么在RAC在左側(cè)也就是ACP引腳存在無電壓降的輸入電壓，在ACN引腳上因?yàn)橛?0A的電流過0.01歐姆的電阻，則電阻勢必會(huì)消耗能量。那么就會(huì)產(chǎn)生0.01*20的電壓降，然后就可以在ACN引腳得以反映出來。根據(jù)內(nèi)部邏輯圖可以看到，A CN和ACP經(jīng)過一個(gè)20倍的放大器，在IADPT引腳輸出一個(gè)電壓值用于指示當(dāng)前的電流負(fù)載。

　　那下面我們來看看這個(gè)芯片的一些引腳的作用，來了解的更深刻一些。

　　ADAPTER電壓會(huì)經(jīng)過二極管發(fā)到芯片的主供電引腳PVCC。也會(huì)通過電阻分壓R1和R2發(fā)送到ACDET引腳，這個(gè)引腳是于監(jiān)測交流適配器輸入。PVCC和ACDET同MAX系列的DCIN和ACIN的意義一樣。只當(dāng)這個(gè)引腳高于2.4V，才能指示適配器電源的正常接入。當(dāng)ACDET輸入電壓高于ACOV電壓0.6V時(shí)將禁止充電。當(dāng)ACDET高于3.1V，ACOV不鎖存也會(huì)禁止充電，只需要ACDET電壓低于3.1V又可以恢復(fù)充電。

　　AGND，模擬地。

　　-EXTPWR在電路圖上看是REF電壓上拉，想必又是開漏極輸出。根據(jù)PDF翻譯:適配器輸入有xxxxxx，會(huì)是邏輯低電平輸出。當(dāng)輸入高于ACDET編程的閥值(2.4V)，或輸入電流大于1.25A就會(huì)拉低。一般連接到一個(gè)10K電阻到外部電壓源。

　　從內(nèi)部邏輯圖可以了解到：如果-EXTPWR要被拉低，那么輸出的N型MOS就要導(dǎo)通。那么他的柵極就必然是一個(gè)高電平，然而控制這個(gè)輸出MOS管是一個(gè)或門?；蜷T的定義是：只有決定事物結(jié)果的全部條件只要一個(gè)具備時(shí)，結(jié)果就會(huì)發(fā)生。意思就是說，如果或門要出高電平，那么它的兩個(gè)輸入級(jí)都只須有一個(gè)是高電平輸入都可以。ACDET輸入先和2.4V比較，高于2.4V會(huì)輸出AC_VGOOD(適配器輸入電壓正常)延遲送到與門。然后另一邊，ACP和A C N的電壓差(表征著輸入電流)和250MV比較，如果高于這個(gè)閥值就會(huì)輸出AC_IGOOD(適配器輸入電流正常)，兩者只要一個(gè)滿足都能將EXTPWR拉低。在DV4這片主板上，這個(gè)信號(hào)是沒有運(yùn)用的。

　　下面則是控制部分，在圖紙上看到是通過這些信號(hào)連接到HOST控制端，可能是KBC也可能是其他設(shè)備。

　　SRSET ：充電電流設(shè)定輸入，通過SRSET輸入電壓和VDAC設(shè)定的電壓來調(diào)節(jié)充電的電流?？赡軙?huì)通過電阻分壓器連接到GND，或者通過外部DAC直接參與控制。

　　ACSET：適配器輸入電流設(shè)定。

　　VREF：3.3V的穩(wěn)壓輸出，通過一個(gè)0.1UF的電容盤路到GND。

　　IADSLP:啟用IADSLP則芯片進(jìn)入睡眠模式，低電平邏輯輸入。允許振蕩模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)沒有檢測到適配器時(shí)。邏輯低電平關(guān)閉電流檢測放大器，當(dāng)適配器監(jiān)測器為檢測到ACDET引腳上低于0.6V電壓，將會(huì)允許電池放電。

　　DPMDET：動(dòng)態(tài)電源管理的輸入電流回路，開漏極輸出狀態(tài)。當(dāng)輸出邏輯低時(shí)表示目前正在降低充電電流。

　　LPMD：低功耗模式有源開漏極輸出，從LPMD引腳放置10K歐姆的上拉電阻。當(dāng)輸出為高時(shí)IADAPT端口的電壓低于LPREF引腳電壓。當(dāng)輸出低時(shí)IADAPT端口輸出電壓低于LPREF引腳電壓。

　　CELLS:2,3或4節(jié)電池選擇邏輯輸入，低為3節(jié)，高為4節(jié)，懸空為2節(jié)

　　CHENG:充電使能輸入，邏輯高開始充電，邏輯低禁止充電

　　VDAC:充電電壓的參考電壓輸入，對電池電壓，充電電流和輸入電流，進(jìn)行編程。

　　VADJ：充電電壓設(shè)定輸入，電池電壓的VADJ和VDAC電壓和電流的設(shè)定方案的輸入點(diǎn)。

　　IADAPT：適配器輸入電流檢測輸出，IADAPT為20倍于ACN 和ACP的電壓差。連接一個(gè)100PF的電容去耦。

　　ISYNSEL:同步模式的電流設(shè)置輸入，從ISYNSEL通過一個(gè)電阻連接到GND。在低輸出電流的非同步轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作。

　　LPREF:低電源電壓設(shè)定輸入，連接電阻分壓器從VREF和LPREF到GND.LPREF從電阻分壓輸入，也同時(shí)給LPMD的邏輯輸出提供上拉電壓。

　　BAT:電池電壓的監(jiān)測。直接連接到電池接口上，用于準(zhǔn)確監(jiān)測電池電壓。旁路一個(gè)0.1UF的電容來消除高頻噪音。

　　SRN:充電電流檢測

　　SRP:充電電流檢測

　　PGND:電源地

　　LODRV:低端MOS的驅(qū)動(dòng)

　　REGN:低端MOS驅(qū)動(dòng)的的驅(qū)動(dòng)電壓輸入

　　BTST：自舉升壓

　　PH:高端MOS的PWM負(fù)電源，電感電壓檢測，及時(shí)反饋

　　HIDRV:高端MOS的柵極驅(qū)動(dòng)。

　　在結(jié)合內(nèi)部邏輯圖，可能會(huì)有更深刻的理解。

　　我了解到的幾點(diǎn)：

　　ACDET的幾點(diǎn)作用：首先和0.6V比較，當(dāng)然高于0.6V會(huì)輸出高電平的ENA_BIAS_CMP。

　　也會(huì)送至AC_VGOOD比較器，這個(gè)ACDET電壓當(dāng)然是要高于2.4V的。經(jīng)過700MS的延遲后發(fā)出AC_VGOOD_DG到門電平。門電路的另一端是檢測適配器輸入電流(ACN ACP)的電壓差值，在正常情況下也應(yīng)該是正向的電壓值。V(IADAPT)的電壓是要高于250MV(適配器輸入電流的高于1.25A)，然后會(huì)輸出高電平到-EXTPWR的輸出MOS管，將這個(gè)信號(hào)拉低。這幾個(gè)信號(hào)MAX系列的ACOK相似。

　　VREF也會(huì)得以輸出電壓是3.3V。IADSLP(為低時(shí)芯片休眠)，門電路的另一路是需要ACDET的電壓高于0.6V。

　　在來觀察comp error amplifier(誤差放大器)的作用，同向是一個(gè)與1V經(jīng)過的二極管連接。異向端連接著：ACP和ACN適配器輸入電流檢測，與IIN_REG比較，想必這里的設(shè)計(jì)是用于限定適配器輸入電流，當(dāng)超出IIN_REG(ACSET適配器輸入電流閥值)所設(shè)定的閥值時(shí)，會(huì)影響到誤差放大器，輸出信號(hào)到主控單元。誤差放大器且看成一個(gè)比較器更好理解，假如V(ACP_ACN)與設(shè)定的IIN_REG比較時(shí)，低于IIN_REG電壓則會(huì)出邏輯高，邏輯高發(fā)到誤差放大器的異向端，同1V電壓比較。高于1V則會(huì)輸出低(運(yùn)放輸出電壓永遠(yuǎn)偏向于高的那一項(xiàng))那么就會(huì)有一個(gè)邏輯高的信號(hào)發(fā)到主控。主控模塊還要根據(jù)BAT_OVP、CHG_OCP、ACOV、UVLO的輸入來產(chǎn)生控制效果。

　　BAT輸入電壓也會(huì)進(jìn)行檢測，當(dāng)電池電壓超出SRSET# 設(shè)定的閥值也會(huì)影響到誤差放大器。

　　ISYNSET同步模型的電流輸入，會(huì)和電池充電電流的電壓差比較發(fā)到主控。

　　ACSET是適配器電壓設(shè)定輸入，SRSET充電電流設(shè)定。VADC是充電電壓設(shè)定，這幾個(gè)電壓，電流設(shè)置發(fā)到這個(gè)控制器，然后發(fā)出VBAT_REG、IBAT_REG、IIN_REG這幾組信號(hào)發(fā)到上面的比較器。

　　LPREF，低電壓電壓輸入與IADAPT比較后將拉低LPMD,表示出于低電源工作模式。

　　根據(jù)DC-DC模塊。

　　可能導(dǎo)致不能正常工作的條件有：SYNCH、PVCC_BAT、BST正常的輸入。

　　溫度低于155°(溫度保護(hù))。

　　電池充電電壓設(shè)定，不能高于設(shè)定電壓的104%否決進(jìn)入充電電壓保護(hù)(BATTERY OVERVOLTAGE PROTECTION)。

　　充電電流設(shè)定，芯片含有二級(jí)過流保護(hù)，防止超出145%的充電設(shè)定電流，否則保護(hù)(CHARGE OVERCURRENT PROTECTION)。

　　ACDET不能高于3.1V(高于3.1V就是INPUT OVERVOLTAGE PROTECTION (ACOV)。PVCC高于4V，并且ACDET高于0.6V，否則芯片進(jìn)入欠壓鎖定(INPUT UNDERVOLTAGE LOCK OUT (UVLO))。

　　ACDET所產(chǎn)生的AC_VGOOD_DG正常輸入，最后是充電使能的輸入。

　　最后回到DV4的圖紙上來：