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[已验证]BQ24640-支持10A电流的降压型超级电容充电器

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简介

基于BQ24640的降压型同步整流超级电容充电器,支持高达10A的充电电流,支持5-28V输入,2.1-28V输出;参考官方EVM布局,极低纹波。

简介:基于BQ24640的降压型同步整流超级电容充电器,支持高达10A的充电电流,支持5-28V输入,2.1-28V输出;参考官方EVM布局,极低纹波。

开源协议

CC BY 3.0

创建时间:2024-09-07 06:58:36更新时间:2024-09-09 03:14:32

描述

简介:

        BQ24640是一款600KHz开关频率,NMOS-NMOS同步降压拓扑的超级电容充电控制器,支持5-28V输入电压,2.1-26V输出电压;带有CC-CV模式切换,可支持对超级电容等器件的0V起充功能,支持高达10A的充电电流,同时可保持高于90%的效率,支持电容高温保护功能。同时,在休眠模式下,当输入电压撤去时,电容端电流低至15uA,可减少能量消耗。

 

主要器件/复刻注意事项:

1.MOS管我采用的是APG068N04G,某宝约6毛一颗,40V耐压,10Vgs下导通电阻小于6.8mΩ,Ciss为840pF;实测下来感觉导阻有些高,BQ24640驱动起来还行,不是很吃力,应该可以上Ciss更大的MOS管。

2.贴片功率电感采用某宝很常见的1770封装一体成型式贴片屏蔽电感,6.8uH,体积稍大,但9.5A下实测温升不高,实际应用下若有体积要求,可使用更小一号的封装,且对纹波要求不高的情况下可适当减小感值(如使用4.7uH或3.3uH)。

3.对于10A应用,官方推荐输入输出电容最少需要两个47uF电容并联,串接电阻的电容作为RC滤波器使用,防止电源接入时电容充电,线路的寄生电感产生高压尖峰击穿MOS管与主控IC,主控I2C的供电RC滤波器中,R的取值不宜太大,官方推荐为4.7-30欧,封装需要0805或1206。

4.电流采样电阻需要注意功率及温漂,实测对于10A应用,5mΩ,2512封装的电流采样电阻,室温23°下温升较大(达到60-70°)在电流临近设置的过流保护电流时可能会导致误动作,需要注意。

5.MOS管驱动电路部分,二极管需采用快恢复二极管,对于该布局,实测2欧的栅极驱动电阻就可获得良好的栅极驱动波形,其它布局需要实测并做一定调整。

实测数据:

以下所有数据的测试条件均为:

1.室温23°

2.12V转5.2V,电子负载恒流模式

3.测试仪器:

示波器:汉泰DSO2C15

电源:ETM3010P

电子负载:DCL8003+

热成像仪:艾睿光电C210

由于个人精力及水平有限,无法做到控制太多变量,因此此数据仅作参考。

1.MOS管栅极驱动波形

高端MOS(对地)

低端MOS(对地)

(由于各功率段波形基本不变,因此仅测试一组)

以下为恒流测试,分别为输入端电压与输出端电压,部分带有温度稳定后的热成像图片

1A负载恒流测试:

输入端:

输出端:

(确实是这个值,不是接触不良没测到之类的,因为如果接触不良没测到的话感应噪声会更大)

 

3A负载:

输入端:

输出:

 

5A负载:

输入:

输出:

 

7A负载:

输入:

输出:

 

8A负载:

输入:

输出:

 

9A负载:

输出:

 

9.5A负载:

输入:

输出:

 

长时间温升:

9A负载30分钟,上管温升最大:

可以看到,上管90度左右,下管77度左右

电流采样电阻温度也不小,将近80度,再往上9.5A,采样电阻温漂增大,导致主控误判断过电流而停机,无法测试,建议长时间使用,电流控制在9A以下

主控IC就比较凉快了,只有61度左右,感觉可以再换Ciss更大些,导阻更低些的管子。

电感由于是金属,发射率不同,只能使用热电偶测温,温度为65度左右,算是比较凉快。

 

另外的注意事项:

若使用电子负载恒流模式测试,若不小心触发过流保护导致IC打嗝启动,低压输出时下管与IC温度上升迅速,当心烧毁!

设计图

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