双电池设计方案图文精.docx
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双电池设计方案图文精
双电池设计方案（副电池固定
Version:
1.0
DocCode:
00-00-00-01
Date:
2010-02-23
重要声明
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前言
文档说明
本文档描述了双电池（副电池固定硬件电路设计,测试。
阅读对象
本文档适合双电池设计（副电池固定的客户使用。
内容介绍
本文档包括3个章节,分别为:
Ÿ第一章:
双电池功能介绍;
Ÿ第二章:
电路图及器件选型及设置;
Ÿ第三章:
测试;
文档约定
本文档采用下面醒目标志来表示在操作过程中应该特别注意的地方。
说明:
说明比较重要的事项。
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第1章双电池功能介绍............................................................................................................................1-1
1.1功能简介.........................................................................................................................................1-1
1.2支持双电池类型.............................................................................................................................1-1
1.3流程图.............................................................................................................................................1-1第2章电路图,器件选型及设置............................................................................................................2-1
2.1原理图.............................................................................................................................................2-1
2.2软件及校准说明.............................................................................................................................2-2
2.2.1NV设置及校准......................................................................................................................2-2
2.2.2充电及MMI..........................................................................................................................2-3
2.2.3固件下载...............................................................................................................................2-3
2.3原理图说明.....................................................................................................................................2-4
2.4器件选型.........................................................................................................................................2-4第3章测试................................................................................................................................................3-1
3.1主副电池切换波形.........................................................................................................................3-1
3.2漏电流.............................................................................................................................................3-5
3.3充电波形.........................................................................................................................................3-6附录ARevisionHistory............................................................................................................................A-1
-i-
图目录
图1-1关机按开机键开机及电池软件自动切换流程图..............................................................1-1图1-2开机热插拔主电池流程图..................................................................................................1-2图1-3开机充电流程图..................................................................................................................1-3图1-4关机充电流程图..................................................................................................................1-3图2-1双电池原理图part1—双PMOS..........................................................................................2-1图2-2双电池原理图part2—硬件切换逻辑...............................................................................2-1图2-3双电池原理图part3—复位等...........................................................................................2-2图2-4控制逻辑图............................................................................................................................2-2图2-5ADC0NV校准位置.................................................................................................................2-3图2-6关机电压NV调整.................................................................................................................2-3图3-1开机主电池拔出,切换到副电池........................................................................................3-1图3-2MBAT_ID分压电阻...............................................................................................................3-1图3-3100KMBAT_ID升高到主副切换...........................................................................................3-2图3-410KMBAT_ID升高到主副切换.............................................................................................3-2图3-5开机主电池拔出,软件AUX_ON有效..................................................................................3-3图3-6开机状态插入3.8V主电池..................................................................................................3-3图3-7M电压下降到3.39V,M切换到A........................................................................................3-4图3-8M供电Reset波形.................................................................................................................3-4图3-9A供电Reset波形.................................................................................................................3-5图3-10主副电池0V开始充电,全图............................................................................................3-6图3-11刚开始充电局部图,从M启动后切换到给A充电..........................................................3-6图3-12A充满后切到M充电,此时Vmain已有3.67V..............................................................3-7
-i-
表目录
表2-1原理图网络说明表................................................................................................................2-4表2-2推荐器件................................................................................................................................2-4表3-1漏电流..................................................................................................................................3-5
........................
第1章双电池功能介绍
1.1功能简介
1,在副电池有电的情况（>UVLO下,主电池热插拔不掉电（电池内部ID脚小于100K下拉;2,建议使用电池ID脚对地电阻小于10K,有利于切换不关机;
3,主电池拔出可以开机和充电;
4,主副电池都可以充电,一个电池充满后可切换给另一个电池充电且不会关机。
对不同容量的主
副电池,支持用不同的电流充电（副电池容量大于300mAh,充电档位选择300mA以上;5,主电池电压低时,如果副电池有电可软件切换到副电池供电;
6,支持硬件死机复位。
1.2支持双电池类型
1,副电池固定,不可拔出。
1.3流程图
图1-1关机按开机键开机及电池软件自动切换流程图
注:
如果在A供电情况下出现M存在且Vmain>3.4V时将切换到M供电,如热插拔换了一块有电的主
电池。
关机状态Vmain>3.4VYNM存在Vbat≥UVLO
YNY无法开机YVmain>3.4VY关
机Vaux>3.4V
YN
此处假设无热插拔主电池。
按开机键Vmain>3.4VNVaux>3.4V开机后软件一直查询主电池是否存在及其电压A开机M开机M不存在
无热插拔NAUX_ONassertN无法开机切换到M供电M用没电两个电池都没电A继续供电M没电,A有电,软件切换到AAUX_ONassert
M表示主电池,A表示副电池
Vmain表示主电池电压,Vaux表示副电池电压
图1-2开机热插拔主电池流程图
图1-3开机充电流程图
图1-4关机充电流程图注:
在关机充电的过程中,软件知道当前充电的是M还是A。
按开机键,当前充电的电池供电。
开机状态插充电器NYVmain>3.4VM供电N充电完成YA充电完成M充电完成Vaux>3.4V给A充电给M充电给M充电
N给A充电M存在?
NA充电完成等待M关机状态插充电器NM存在充电完成YM充电完成软件切换给A充电给M充电硬件切换给A充电A充电完成软件切回M
M插入YA充电完成NA充电完成等待M插入
第2章电路图,器件选型及设置2.1原理图
图2-1双电池原理图part1—双PMOS
图2-2双电池原理图part2—硬件切换逻辑
图2-3双电池原理图part3—复位等
图2-4控制逻辑图
2.2软件及校准说明
2.2.1NV设置及校准
由于双电池供电电路中双PMOS器件有100mOhm以上的导通电阻,如为满足打电话瞬间1A的要求,关机电压应提高100mV。
室温下,测试板选用的双PMOS在Vgs=3.4V,Id=200mA左右时,Ron约200mOhm;
Vmain用ADC0检测,Vaux用ADC1检测,都使用1.2V档。
只校准ADC0,NV存储位置如下图。
图2-5ADC0NV校准位置
图2-6关机电压NV调整
建议NV的设置中,deadline电压设为3.30V,平均关机电压设为3.45V,低电压报警3.5V,如下图。
其余设置以及校准程序不变。
2.2.2充电及MMI
主副电池容量不同,切换充电时需要同时更换充电电流档位。
主电池容量大于400mAh,充电档位选择400mA以上;
副电池容量大于300mAh,充电档位选择300mA以上;
MMI分两个电池,主电池靠右边缘,副电池靠中间,分别显示两个电池的电量和充电情况。
软件详见《双电池软件设计方案》
2.2.3固件下载
生产下载:
没有电池,下载流程不变。
夹具顶针连接MOS管后端VBAT（PCB上留测试点。
研发下载:
原本单电池:
USB按住KEYOUT0,KEYIN0上电;或UART接上后上电。
双电池副电池固定:
USB按住KEYOUT0,KEYIN0,按reset键;或UART接上后按reset键
2.3原理图说明
NetNameDescriptionNote
BB_GPIO连接BB的某个输出GPIO,
High:
软件选择副电池
Low:
软件不选择,由硬件决定。
Reset时为低电压。
测试中使用GPIO67
MBAT_INTMBAT_ID反相输出给BB,
High:
主电池存在;
Low:
主电池被拔出,不存在。
测试中使用GPIO66
VMAXVBAT,M_VBAT,A_VBAT三者通过二极管共
阴极的输出,主副切换逻辑电路的供电
二极管需使用Vf小的肖特基
AUX_GATE控制副电池双PMOS的gateMAIN_GATE控制主电池双PMOS的gate两个网络是反相的,保证同时只有1个打开（lowReset电路:
按键按下短路AUX_GATE和MAIN_GATE,逻辑电路中的R2,R3,R5,R18决定AUX_GATE和MAIN_GATE都是高电平,两路双PMOS都关断,VBAT电压下降到UVLO点以下,关机。
详见复位测试波形。
MBAT_ID电池中间的pin脚
必须有小于100K的下拉电阻。
最好使用ID下拉电
阻小于10K的电池。
表2-1原理图网络说明表
2.4器件选型
RefDesDescriptionNote
R2510ohm电阻,1/8W0805限制两个电池之间互充电电流大小。
注意电阻的功率应满足要求。
D3,D4小信号开关二极管,可采用二合一封装不可选用肖特基二极管。
If=10mA时,Vf应该在0.7V。
恒流If不小于100mA。
Q1,Q2双PMOS导通电阻尽可能小
C2220uf/6.3VTANT电池切换的时候提供补充供电Q4NMOS,可以和Q5PMOS二合一封装典型门限电压不能高于1.5VQ5PMOS-Vgs典型值不能过高1V
Q6NMOS典型门限电压不能高于1.5V
R2,R3,R5电阻阻值不能与参考电路相差过大,会影响漏电流和复位电路。
R7,R9,R10,R12ADC分压电阻分压比例使ADC使用1.2V档位。
1%电阻,阻值调小会增加漏电流。
R4,R8R4=1M,接地。
R8=820K上拉电阻到Vmax
电池中间的ID脚<100K下拉到地时,插上电池
低电平,拔掉电池高电平。
如果电池ID对地电
阻≤10K,R8可换成100K,R4换成220K。
R4,R8以及RID变大,将使M拔出后硬件切换的
反应时间变长,增加VBAT的压降,大负载时拔
出M更可能关机。
D1,D2,D5,D6,D7肖特基二极管,可选多合一封装0.1mA以下部分的Vf小于0.2V
表2-2推荐器件
第3章测试
3.1主副电池切换波形
图3-1开机主电池拔出,切换到副电池
假设MBAT_ID对地100K以内。
R4=1Mohm,R8=820Kohm。
拔出M,MBAT_ID上升比较缓慢,1ms
以后M切换到A。
如图3-3。
为确保切换时不掉电,VBAT电容
C2不可小于220uf。
如果MBAT_ID对地能控制在10K以内,R4=220Kohm,R8=100K
ohm,拔出M,MBAT_ID上升更快,100us左右M切换到A,这样
BB端电池切换时的压降更小。
如图3-4,AUX_GATE下降沿也更
短。
VBAT电容C2可减小到100uf。
图3-2MBAT_ID分压电阻
图3-3100KMBAT_ID升高到主副切换
图3-410KMBAT_ID升高到主副切换
图3-5开机主电池拔出,软件AUX_ON有效
图3-6开机状态插入3.8V主电池
AàM的过程会出现两个双PMOS同时关断的情况,造成Vbat电压下降,所以Vbat要放置更大电容。
图3-7M电压下降到3.39V,M切换到A
图3-8M供电Reset波形
图3-9A供电Reset波形
主副电池供电的情况均能复位。
4.2V到3.4V都测试通过。
Mbat降到2.8V以下。
3.2漏电流
OnlyMOnlyABothM&A
Imain70uA35uA
Iaux383uA36uA
表3-1漏电流
注:
不包括主副电池之间的充电电流和手机的关机电流;Vmain=Vaux=3.8V
3.3充电波形图3-10主副电池0V开始充电，全图图3-11刚开始充电局部图，从M启动后切换到给A充电3-6
图3-12A充满后切到M充电，此时Vmain已有3.67V3-7
附录ARevisionHis
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