BQ24610出现芯片发热的现象

         楼主zhijun lee 使用BQ24160设计了一款充电器，但是在使用的过程中出现了芯片严重发热的现象，对于其原因很是不解，发帖求助，楼主的主要问题是：其余功能，限流，调整电压，都可以实现，但芯片随充电电流越大发热越严重，已经烧坏了好几片了。上下MOS管栅极波形也看了，是正常的。但芯片空载时vcc输入电流达到25mA,充电电流0.7A时VCC上有50mA的电流，随之快速升温直至烧坏或保护。原理图检查没有什么问题，器件也检查过了。有人遇到过这种情况吗？

帖子链接：http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/battery_management/f/35/t/23071.aspx

         楼主的测试波形如下图所示，原理图：

          TI FAE:Kevin Chen1解答了楼主的问题，指出了设计中最可能被大家忽视的问题，就是芯片thermal pad的焊接问题，如下图所示：

          对于焊接的问题，楼主做出了详细的检查：是焊接了的，昨天做实验发现，断开自举中的二极管，直接用外部电源供电，5V，输出电流200mA，如果是内部LDO输出这个电流是肯定会发热的，现在就是没找出来这200多mA的电流在哪里消耗掉了。。因为外部供电后芯片就不发热了。但电流没有出路啊。驱动MOS管不可能这么大电流啊。

           我们再来看看BQ24610的热阻，看看其散热条件如何，如下图所示：

            从上图中，我们可以看到BQ24610的热阻还是比较高的，我们在设计的时候必须注意利用PCB的铜皮去散热。我们看看楼主的PCB布局是怎么样子的，是不是thermal pad的焊接问题呢，如下图所示，楼主的PCB布局图：

         楼主的PCB布局图，背面图如下所示：

              从楼主的PCB的布局图上面，我们可以看到，芯片thermal pad的焊接是没有问题的，不然的话，也不可能带的动这么重的负载啊，那么问题究竟出在什么地方呢，我们看看楼主的最后的问题的原因：是因为mos管Qg取值有点大，之前没注意到。同时散热条件又不好。如下图所示：

             那么BQ24610究竟是一款什么样子的芯片呢，为什么MOSFET的QG对BQ24610的影响会有这么大呢，我们下面一起来看看BQ24610的基本结构，以及BQ24610的具体的应用电路，分析学习一下BQ24610这款芯片，下面是BQ24610的典型的封装结构图，如下图所示：

           如上图所示，就是BQ24610的典型的24PIN的VQFN封装，对于这个封装结构相信大家都已经非常的了解了，这里就不详细说明了，我们需要关注的主要是BQ24610的典型的输出输入参数，如下图所示的表格：

            如上图所示，已经给出了BQ24610的许多的关键参数，最大的输入电压为40V，最大的充电电流的能力为10A。当然还有更为重要的就是BQ24610的控制方式，也就是同步BUCK的方案了，也就是说BQ24610只能用于降压的电路中，bq24610是高度集成的锂离子或锂聚合物开关模式电池充电控制器。。它们可以为恒频同步 PWM 控制器提供高准确度充电电流和电压调节、适配器电流调节、充电预处理和充电状态监控。bq24610在以下三个阶段为电池充电：预处理、恒定电流和恒定电压。当电流达到最低的用户可选级别时，充电将终止。可编程充电定时器可以为充电终止提供安全备份。当电池电压低于内部阈值时，q24610会自动重新启动充电周期；当输入电压低于电池电压时，则会进入低静态电流休眠模式。

          下面我们来看看BQ24610的典型用用电路：

            等效的电路图如下所示：

           从上面BQ24610的典型应用电路中，我们可以注意到，BQ24610是同步BUCK的控制方式，但是其MOSFET都是外置的，外置的MOSFET对整体的参数影响非常大，首先我们必须关注的就是BQ24610的驱动能力是否能够满足我们的驱动要求呢，如下图所示，就是BQ24610的驱动参数：

              如上图所示，是BQ24610的驱动能力表格，高端驱动的最大电阻为6欧姆，低端驱动的电阻最大为7欧姆，驱动电流也就在1A左右，如果我们选择的mosfet的QG过大的话，就有可能驱动不了MOSFET了，这个也是造成楼主芯片发热的问题所在了，我们再看看BQ24610的工作频率。

          我们再看看BQ24610的工作频率，最高可以达到600KHZ，这个高的工作频率，如何MOSFET的结电容过大的话，可以想象芯片的驱动损耗有多少了，也就可以理解楼主的发热的问题了。

           下面我们再来看看BQ24610的相关的启动以及保护的时候的测试波形，深入了解一下BQ24610，如下图所示：. REF REGN and PG 启动波形：

        . Current Soft-Start波形：

       连续模式下的工作波形：

          BQ24610的输出短路异常的时候的保护波形，如下图所示：

       我们最后来看看BQ24610的整体的效率怎么样？

           从上面我们可以看到，BQ24610的效率还是很不错的，在设计的时候注意散热处理，选择合适的MOSFET是不会出什么问题的。

          以上就是关于BQ24610出现芯片发热的现象的分析，以及关于BQ24610的一些测试波形的学习，与大家一起分享一下。

对于芯片的选型问题，除了BQ24610，TI还推荐了两种功能及其相似的控制芯片，也就是BQ24600和BQ24617,他们的整体功能及其的相似，只是在部分的参数上有细微的差异，比如输入电压的区别。在实际的设计选型的时候，我们可以根据自己的需要合理的选择。

对于BQ24610相关的设计，我们其实还可以参考TI提供的相关的DEMO板的资料：BQ24610EVM:Evaluation Module for BQ24610 Multi Cell Synchronous Switch-Mode Battery Charger。相关的资料的链接如下所示：http://www.ti.com.cn/tool/cn/bq24610evm?keyMatch=bq24610&tisearch=Search-CN#2。如果有需要的话，我们可以直接参考TI的设计，简单便捷。

BQ24610的DEMO板 BQ24610EVM:的主要参数是：最高支持26V的电池电压，AC适配器的工作电压范围为5V到28V，此外还有LED信号指示灯，以及各个测量端子方便测试。DEMO的图形如下所示：

补充一点关于BQ24610的驱动MOSFET的选型问题，由于BQ24610的驱动能力问题，以及很高的驱动频率，我们在选在MOSFET的时候，要充分考虑CISS的结电容大小，同时还需要注意MOSFET的内阻，不然的话，MOSFET的开通，关断速度回很慢，一方面发热严重，另外一方面，就是容易出问题。