双电池设计方案图文精.docx

1、双电池设计方案图文精双电池设计方案(副电池固定Version: 1.0DocCode: 00-00-00-01Date: 2010-02-23重要声明版权声明本文档中的任何内容受中华人民共和国著作权法的保护,版权所有 2009, 展讯通信有限公司,保留所有权利,但注明引用其他方的内容除外。商标声明展讯通信有限公司和展讯通信有限公司的产品是展讯通信有限公司专有。在提及其他公司及其产品时将使用各自公司所拥有的商标,这种使用的目的仅限于引用。不作保证声明展讯通信有限公司不对此文档中的任何内容作任何明示或暗示的陈述或保证,而且不对特定目的的适销性及适用性或者任何间接、特殊或连带的损失承担任何责任。保密

2、声明本文档(包括任何附件包含的信息是保密信息。接收人了解其获得的本文档是保密的,除用于规定的目的外不得用于任何目的,也不得将本文档泄露给任何第三方。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:第一章:双电池功能介绍;第二章:电路图及器件选型及设置;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。相关文档 第1章双电池功能介绍.1-11.1 功能简介.1-11.2 支持双电池类型.1-11.3 流程图.1-1 第2章电路图,器件选

3、型及设置.2-12.1 原理图.2-12.2 软件及校准说明.2-22.2.1 NV设置及校准.2-22.2.2 充电及MMI.2-32.2.3 固件下载.2-32.3 原理图说明.2-42.4 器件选型.2-4 第3章测试.3-13.1 主副电池切换波形.3-13.2 漏电流.3-53.3 充电波形.3-6 附录A Revision History.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

4、-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 2-5 ADC0 NV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 3-2 MBAT_ID分压电阻.3-1 图 3-3 100K MBAT_ID升高到主副切换.3-2 图 3-4 10K MBAT_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 3-7 M电压下降到3.39V,M切换到A.3-4

5、 图 3-8 M供电Reset波形.3-4 图 3-9 A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 3-12 A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

6、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Vmain3.4V 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 V main 3.4V Y N M 存在 V bat UVLOY N Y 无法开机 Y

7、V main 3.4V Y 关机 V aux 3.4VY N此处假设无热插拔主电池。 按开机键 V main 3.4V N V aux 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 N AUX_ON assert N 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A AUX_ON assert M表示主电池,A表示副电池V main表示主电池电压,V aux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

8、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 N Y V main 3.4V M 供电 N 充电完成 Y A 充电完成 M 充电完成 V aux 3.4V 给A 充电 给M 充电 给M 充电N 给A 充电 M 存在? N A 充电完成 等待M 关机状态 插充电器 N M 存在 充电完成 Y M 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MM 插入 Y A 充电完成 N A 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

9、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2.2.1 NV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,V aux用ADC1检测,都使用1.2V档。只校准ADC0,NV存储位置如下图。 图 2-5 ADC0 NV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

10、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VBA T (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,KEYI

11、N0,按reset键;或UART接上后按reset键 2.3 原理图说明Net Name Description NoteBB_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GPIO67MBAT_INT MBAT_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GPIO66VMAX VBAT,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gate MAIN_GATE 控制

12、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(low Reset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Ref Des Description NoteR25 10ohm电阻,1/8W 0805 限制两个电池之间互充电电流大小。注意电阻的功率应满

13、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C2 220uf/6.3V TANT 电池切换的时候提供补充供电Q4 NMOS,可以和Q5 PMOS二合一封装典型门限电压不能高于1.5V Q5 PMOS -Vgs典型值不能过高1VQ6 NMOS 典型门限电压不能高于1.5VR2,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,R12 ADC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,R8

14、R4=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R ID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=1M ohm, R8=820K ohm。拔出M,MBAT_ID上升比较缓慢

15、,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=220K ohm,R8=100Kohm,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 3-2 MBAT_ID分压电阻 图 3-3 100K MBAT_ID升高到主副切换 图 3-4 10K MBAT_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AM的过程会出现两个双P

16、MOS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 3-7 M电压下降到3.39V,M切换到A 图 3-8 M供电Reset波形 图 3-9 A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Only M Only A Both M&AImain 70uA 35uAIaux 383uA 36uA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=V aux=3.8V3.3 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 3-12 A 充满后切到 M 充电，此时 Vmain 已有 3.67V 3-7 附录A Revision His