基于bq24161+TPS2419双电池供电方案的设计分析

系统供电。

2.2 充电管理电路设计

bq24161是高度集成的开关型高效率单节锂离子电池充电管理芯片，支持IN和USB双通道输入，最大充电电流可以达到2.5A。bq24161具有基于输入电压的动态功率管理功能（Vin-DPM）和动态功率路径管理功能（DPPM）。其中VIN-DPM功能可以在充电器无法完全提供系统及充电电流能力的情况下，自动调整减小输入电流门限值，使输入端口电压维持在一定的门槛值，防止适配器(或USB电源)当机，另外Vin-DPM的门槛值可以灵活地进行编程设置。因此，bq24161可与具有不同电流能力的适配器(USB电源)配合使用。在DPPM功能中，若SYS电压由于负载原因跌落到最小系统电压（VMINSYS），bq24161会自动减小充电电流，以满足系统的供电需求。如果充电电流减小停止充电后都满足不了系统的供电需求，bq24161会立即进入补电模式，即电池向系统放电来满足系统负载的需求，从而保证系统电压的可靠性以及系统正常工作。因此，bq24161能够在保证系统供电可靠性的条件下，实现对电池的灵活充电管理，并且能够在电池过放或者电池不在位的条件下保证系统的正常供电。

充电管理电路部分的线路设计主要包括U1和U2。U1实现对主电池的充电管理，U2实现对备电池的充电管理，两者充电管理部分设计参数基本相同，因此这里只对主电池管理电路即U1电路部分进行讨论。

当前市场上的终端产品大多对外只设一个接口兼容USB和适配器电源输入。因此本文设计中IN和USB输入端口是连接在一起的，主处理器可以通过内部寄存器来设置两个电源输入通道的优先级来分别满足适配器充电以及USB充电的需求。由于bq24161工作模式为开关型，因此需要在IN端口以及USB端口分别就近连接1uF的输入电容到地作旁路滤波作用。

对于功率电感的设计，bq24161推荐的功率电感的选择范围为1.5uH~2.2uH，为了尽量地减小纹波电流、提高效率，本设计选取2.2uH的电感，其峰值电流计算如下：

取VINMAX=10V，VOUT=4.2V，ILOAD(MAX)=2.5A计算峰值电流IPEAK=2.87A，因此选择TDK LTF5022T-2R2N3R2电感，其直流电流可以达到3.2A。

bq24161采用的是内部补偿方式，为了保证其工作稳定性，要求输出电容在10uF~200uF之间，本设计中选取10uF的陶瓷电容作为输出电容。为了尽量减小开关过程中高频电流环路的面积，需要在PMIDI以及PMIDU引脚分别放置4.7uF的陶瓷电容。另外SYS引脚以及BAT引脚对地也需要放置1uF的陶瓷电容。另外如果设计场合对动态响应有要求，那么建议在SYS端对地增加容值至少为47uF的旁路电容，以提高充电管理电路动态性能。

主处理器通过总线与bq24161之间进行通信，实现对相关控制寄存器及状态寄存器的配置和读取。STAT引脚是一个开漏极输出口，可以用来对bq24161的工作状态进行显示，设计中可以用来驱动LED灯来显示不同的工作状态，或者可以连接到主处理器的GPIO口以供主处理器直接读取。INT引脚也是一个开漏极输出口，可以与主处理器的外部触发中断相连，当报警发生时可以触发主处理器的中断，主处理器可以及时进行相应的报警处理。另外CD引脚是硬件关断控制，当为"高"时bq24161会设置在高阻抗模式下，主处理器可以根据需要对CD引脚进行灵活控制。

BGATE引脚是用来提供PMOSFET Q1的驱动信号，Q1是可选择性设计，主要目的是为了在电池放电条件下优化放电通路的性能。Q1与bq24161内部的放电MOSFET并联使用，并联后的导通阻抗更小，这样就可以减小放电MOSFET上的损耗，从而提高效率，延长产品的续航时间。

本设计中，备电的充电管理电路硬件设计与主电相同，因此可以参考主电的设计方法进行设计。

2.3 ORing电路设计

ORing电路是通过两片TPS2419来实现的，TPS2419是适用于N+1供电系统的ORing电路控制器，其精确的电压检测和可编程的关断门限可以充分保证系统供电的灵活性和可靠性。其中A、C引脚为电压检测输入引脚，分别连接N-MOSFET的源极和漏极，当母线电压VC低于供电电压VA，并且满足V(A-C)>65mV时，TPS2419会迅速打开外部的N-MOSFET管。当母线电压VC接近或者大于VA供电电压时，TPS2419会迅速关断外部的N-MOSFET，切断母线电压VC与供电电压VA的通路。TPS2419的关断门槛电压差V(A-C)可以由RSET引脚电阻设置，默认典型值为3mV（RSET悬空）。

下面在备电突然插入或者拔出的情况下，针对不同的条件对TPS2419ORing电路的工作原理进行分析，图3是备电插入、拔出系统供电流程图。

1) 当主电池给系统供电时，插入备电，如果备电电压满足VBAT2_SYS-VSYS> 1) 当主电池给系统供电时，插入备电，如果备电电压满足VBAT2_SYS-VSYS>65mV,那么备电的TPS2419会打开外部的MOSFET，备电给系统供电，