HP DV4 充放电简析

网友投稿2023-01-20 14:20:02

HP DV4 充放电简析

来源：迅维网笔记本维修

　　La-4102p

　　芯片：BQ24740

　　作者：小贝花(杨帅)

　　因为本人学识水平有限，所以文中存在一些错误，还恳请大家斧正。

　　写在前面：

　　面对一片不能充电的主板，应该明确到几个可能。

　　首先是电池不良，当电池异常时也能导致一直充电，电池的电量却不会增加。

　　然后是充电芯片不能正常工作，这一种状态就好处理一些。对这种情况的故障表现应该是,在操作系统里能发现电池正在充电,或者在电脑的控制指示灯处能看到充电的指示灯亮起，但电池电量却不见提高。对于故障的表现：可了解到KBC或其它控制设备已经发出了允许充电的指令，但充电芯片却未能执行充电动作。只需检查与充电方面的常规信号(例如SD#,EN#,开关电源的各种控制线路)，然后分析充电开关电源电路中的各组波形和输出状态即可。

　　最后面临的是接入电池主板却不能执行充电指令，如何表现呢。例如接入电池正常的主板应该和电池通过SM BUS总线沟通或者是检查电池电压分析是否需要执行充电动作。如果需要充电KBC会发出允许充电的使能信号通过信号传输电路将指令传输到充电芯片，让其开始执行充电动作。那么如果面临主板的故障是KBC不能发出充电指令该如何处理呢?首先应该明确KBC和电池沟通的线路是否正常，在I2C总线上的上拉电压，线路阻抗，钳位二极管都应该纳入考虑范围。这一点可以通过示波器来观察线路上的上下脉冲来进行判断和分析，也有更简单的办法就是进入OS或者BIOS里查看能否发现电池。如果在OS里能发现电池，推荐用电池检测软件能更明确的获悉电池的数据，能发现电池一般可以认为电池通过SM BUS与KBC进行了正常数据交互。

　　接着应该考虑电池的接入信号，在一些DELL或者纬创的板子都可以看到这个信号。然后是电池的报警信号，如果电池都发出了报警了，KBC当然不会受理充电指令了。在前日MAX8731G的充电芯片上，我们了解到当VDD的电压低于2.5V时，充电芯片不会接受充电指令，这也是要纳入考虑范围。

　　当然与电池接口相关的信号都测试过，最后还一个更重要的就是适配器检测信号。在DELL和HP的主板上KBC必须得到适配器检测信号接入后才会满足充电的一个基础。倘若用适配器检测信号都没发到KBC，那就不要谈为什么不能充电的这种问题了。在上面我们浅析了常规不充电的维修思路，后面我将尝试对BQ24740为核心的充放电电路进行分析。

　　BQ24740介绍

　　DQ24740采用了动态电源管理技术，这项功能能减少充电电流，当输入电流达到限制时能避免系统过载。还具有检测交流适配器和电池接入功能，包含电流监测器能时刻观察整机负载电流和充电电流。

　　公版电路图：

　　在上图中ADDPTER为交流适配器电压接入，要通过保护隔离电路还得受控于Q1和Q2(都是P管)。ACN 和ACP 分别是系统电流监测器的正和负向输入。通过观察检流电阻两端的压降来达成监测电流的目的。其效果是：假设SYSTEM的电流达到20A，那么流过检流电阻上的电流也应该是20A。那么在RAC在左侧也就是ACP引脚存在无电压降的输入电压，在ACN引脚上因为有20A的电流过0.01欧姆的电阻，则电阻势必会消耗能量。那么就会产生0.01*20的电压降，然后就可以在ACN引脚得以反映出来。根据内部逻辑图可以看到，A CN和ACP经过一个20倍的放大器，在IADPT引脚输出一个电压值用于指示当前的电流负载。

　　那下面我们来看看这个芯片的一些引脚的作用，来了解的更深刻一些。

　　ADAPTER电压会经过二极管发到芯片的主供电引脚PVCC。也会通过电阻分压R1和R2发送到ACDET引脚，这个引脚是于监测交流适配器输入。PVCC和ACDET同MAX系列的DCIN和ACIN的意义一样。只当这个引脚高于2.4V，才能指示适配器电源的正常接入。当ACDET输入电压高于ACOV电压0.6V时将禁止充电。当ACDET高于3.1V，ACOV不锁存也会禁止充电，只需要ACDET电压低于3.1V又可以恢复充电。

　　AGND，模拟地。

　　-EXTPWR在电路图上看是REF电压上拉，想必又是开漏极输出。根据PDF翻译:适配器输入有xxxxxx，会是逻辑低电平输出。当输入高于ACDET编程的阀值(2.4V)，或输入电流大于1.25A就会拉低。一般连接到一个10K电阻到外部电压源。

　　从内部逻辑图可以了解到：如果-EXTPWR要被拉低，那么输出的N型MOS就要导通。那么他的栅极就必然是一个高电平，然而控制这个输出MOS管是一个或门。或门的定义是：只有决定事物结果的全部条件只要一个具备时，结果就会发生。意思就是说，如果或门要出高电平，那么它的两个输入级都只须有一个是高电平输入都可以。ACDET输入先和2.4V比较，高于2.4V会输出AC_VGOOD(适配器输入电压正常)延迟送到与门。然后另一边，ACP和A C N的电压差(表征着输入电流)和250MV比较，如果高于这个阀值就会输出AC_IGOOD(适配器输入电流正常)，两者只要一个满足都能将EXTPWR拉低。在DV4这片主板上，这个信号是没有运用的。

　　下面则是控制部分，在图纸上看到是通过这些信号连接到HOST控制端，可能是KBC也可能是其他设备。

　　SRSET ：充电电流设定输入，通过SRSET输入电压和VDAC设定的电压来调节充电的电流。可能会通过电阻分压器连接到GND，或者通过外部DAC直接参与控制。

　　ACSET：适配器输入电流设定。

　　VREF：3.3V的稳压输出，通过一个0.1UF的电容盘路到GND。

　　IADSLP:启用IADSLP则芯片进入睡眠模式，低电平逻辑输入。允许振荡模块进入休眠状态，当没有检测到适配器时。逻辑低电平关闭电流检测放大器，当适配器监测器为检测到ACDET引脚上低于0.6V电压，将会允许电池放电。

　　DPMDET：动态电源管理的输入电流回路，开漏极输出状态。当输出逻辑低时表示目前正在降低充电电流。

　　LPMD：低功耗模式有源开漏极输出，从LPMD引脚放置10K欧姆的上拉电阻。当输出为高时IADAPT端口的电压低于LPREF引脚电压。当输出低时IADAPT端口输出电压低于LPREF引脚电压。

　　CELLS:2,3或4节电池选择逻辑输入，低为3节，高为4节，悬空为2节

　　CHENG:充电使能输入，逻辑高开始充电，逻辑低禁止充电

　　VDAC:充电电压的参考电压输入，对电池电压，充电电流和输入电流，进行编程。

　　VADJ：充电电压设定输入，电池电压的VADJ和VDAC电压和电流的设定方案的输入点。

　　IADAPT：适配器输入电流检测输出，IADAPT为20倍于ACN 和ACP的电压差。连接一个100PF的电容去耦。

　　ISYNSEL:同步模式的电流设置输入，从ISYNSEL通过一个电阻连接到GND。在低输出电流的非同步转换器的运作。

　　LPREF:低电源电压设定输入，连接电阻分压器从VREF和LPREF到GND.LPREF从电阻分压输入，也同时给LPMD的逻辑输出提供上拉电压。

　　BAT:电池电压的监测。直接连接到电池接口上，用于准确监测电池电压。旁路一个0.1UF的电容来消除高频噪音。

　　SRN:充电电流检测

　　SRP:充电电流检测

　　PGND:电源地

　　LODRV:低端MOS的驱动

　　REGN:低端MOS驱动的的驱动电压输入

　　BTST：自举升压

　　PH:高端MOS的PWM负电源，电感电压检测，及时反馈

　　HIDRV:高端MOS的栅极驱动。

　　在结合内部逻辑图，可能会有更深刻的理解。

　　我了解到的几点：

　　ACDET的几点作用：首先和0.6V比较，当然高于0.6V会输出高电平的ENA_BIAS_CMP。

　　也会送至AC_VGOOD比较器，这个ACDET电压当然是要高于2.4V的。经过700MS的延迟后发出AC_VGOOD_DG到门电平。门电路的另一端是检测适配器输入电流(ACN ACP)的电压差值，在正常情况下也应该是正向的电压值。V(IADAPT)的电压是要高于250MV(适配器输入电流的高于1.25A)，然后会输出高电平到-EXTPWR的输出MOS管，将这个信号拉低。这几个信号MAX系列的ACOK相似。

　　VREF也会得以输出电压是3.3V。IADSLP(为低时芯片休眠)，门电路的另一路是需要ACDET的电压高于0.6V。

　　在来观察comp error amplifier(误差放大器)的作用，同向是一个与1V经过的二极管连接。异向端连接着：ACP和ACN适配器输入电流检测，与IIN_REG比较，想必这里的设计是用于限定适配器输入电流，当超出IIN_REG(ACSET适配器输入电流阀值)所设定的阀值时，会影响到误差放大器，输出信号到主控单元。误差放大器且看成一个比较器更好理解，假如V(ACP_ACN)与设定的IIN_REG比较时，低于IIN_REG电压则会出逻辑高，逻辑高发到误差放大器的异向端，同1V电压比较。高于1V则会输出低(运放输出电压永远偏向于高的那一项)那么就会有一个逻辑高的信号发到主控。主控模块还要根据BAT_OVP、CHG_OCP、ACOV、UVLO的输入来产生控制效果。

　　BAT输入电压也会进行检测，当电池电压超出SRSET# 设定的阀值也会影响到误差放大器。

　　ISYNSET同步模型的电流输入，会和电池充电电流的电压差比较发到主控。

　　ACSET是适配器电压设定输入，SRSET充电电流设定。VADC是充电电压设定，这几个电压，电流设置发到这个控制器，然后发出VBAT_REG、IBAT_REG、IIN_REG这几组信号发到上面的比较器。

　　LPREF，低电压电压输入与IADAPT比较后将拉低LPMD,表示出于低电源工作模式。

　　根据DC-DC模块。

　　可能导致不能正常工作的条件有：SYNCH、PVCC_BAT、BST正常的输入。

　　温度低于155°(温度保护)。

　　电池充电电压设定，不能高于设定电压的104%否决进入充电电压保护(BATTERY OVERVOLTAGE PROTECTION)。

　　充电电流设定，芯片含有二级过流保护，防止超出145%的充电设定电流，否则保护(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，否则芯片进入欠压锁定(INPUT UNDERVOLTAGE LOCK OUT (UVLO))。

　　ACDET所产生的AC_VGOOD_DG正常输入，最后是充电使能的输入。

　　最后回到DV4的图纸上来：