DocCode: 00-00-00-01 Date: 2010-02-23 www.spreadtrum.com 重要声明 版权声明
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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
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说明比较重要的事项。
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目录
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
2.2.1 NV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..........................................................................................2-1 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 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 V main >3.4V Y N M 存在 V bat ≥UVLO Y N Y 无法开机 Y V main >3.4V Y 关 机 V aux >3.4V Y 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M
M 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,KEYIN0,按reset键;或UART接上后按reset键
2.3 原理图说明
Net Name Description Note
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_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GPIO66
VMAX 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 Note
R25 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1V
Q6 NMOS 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,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 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,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=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 3-2 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
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 3-7 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&A Imain 70uA 35uA Iaux 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=3.8V
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 3-12 A 充满后切到 M 充电，此时 Vmain 已有 3.67V 3-7
附录A Revision History Version 1.0 Date 2010-2-20 Owner Stephen Huang First release Notes A-1
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