TB62501F内部原理及工作流程 - 精芯维修的日志 - 网易博客

TB62501F内部原理及工作流程

电脑维修 2009-11-04 11:27:32 阅读714 评论1   字号：大中小 订阅

 

东芝双COMS硅陶石集成电路

TB62501F

用于笔记本电脑的电源管理芯片

■用途

这个芯片用于笔记本电脑，用来控制电源供给线路。

■概述

TB62501F接受多种电源输入和控制每一个RAMP驱动。

多种电源输入：

VREGIN16（6-16V之间）

VCC3M（3.3V）

VCC5M（5V）

VDD15（15V）

RAMP驱动分为六部分：

1、5B_DRV，3A_DRV，3B_DRV

2、3P_DRV

3、VBL16_DRV

4、DCIN_DRV，BAT_DRV，M1_DRV，S1_DRV

5、RD1_DRV，RD2_DRV

6、RD3_DRV，RD4_DRV

关于4、5、6部分，由于电路的不同将命名为NDRV，这个芯片具有开启电源、监测电源、关闭电源的功能是通过连接N沟道MOS管送到RAMP驱动终端来实现的。

同样，电源中电流过大受外部MOS（VCC5B、VCC3A、VCC3B、VCC3P、RD3、RD4）管监视，关闭信号是规定在任何异常状态下都要遵守。

在其他五个电源电压（VCC5M、VCC3M、VCC5B、VCC3A、VCC3B）也要受到监测（PGS线路），此外，它们是两上PDRV线路（M2_DRV和S2_DRV），它是有效的控制电源系统保持不同的电力供应。

■特征

·封装LQFP64

·工序BiCD 0.8um – 40V

·系统结构

1、  恒流驱动N沟道电源MOS管的开关（RAMP DRIVER）；

2、  集成PGS电路特有的±8%的偏差；

3、  集成3.3V稳压器（-3%～+4%）；

4、  集成驱动的电荷泵；

5、  所有逻辑输入——COMS输入（兼容TTL电平输入）；低功耗（拨掉电池80μA关机20μA）

编号	名称	I/O	说明
1	DISCHARGE	I	1和2两个引脚都是低电平时，DCIN_DRV是充电状态，BAT_DRV是放电状态，1或2其中某一个为高电平则相反。
2	-EXTPWR	I
3	S1GATEON	I	开关控制信号S1_DRV，H=充电，L=放电
4	S2GATEON	I	开关控制信号S2_DRV，H=放电，L=关闭
5	DGND	G	逻辑地线（连接系统地线）
6	M1GATEON	I	开关控制信号M1_DRV，H=充电，L=放电
7	M2GATEON	I	开关控制信号M2_DRV，H=放电，L=关闭
8	5B_ON	I	开关控制信号5B_DRV，H=充电，L=放电
9	3A_ON	I	开关控制信号3A_DRV，H=充电，L=放电
10	CLKIN	I	滞后比较器的振荡输入脚
11	CLKOUT	O	滞后比较器的振荡输出脚
12	3B_ON	I	开关控制信号3B_DRV，H=充电，L=放电
13	VCC_RD3	I	电压供给RD3_DRV过载探测器，这个引脚执行相关过载探测
14	RD3_ON	I	开关控制信号RD3_DRV，H=充电，L=放电
15	RD4_ON	I	开关控制信号RD4_DRV，H=充电，L=放电
16	VBL_ON	I	开关控制信号VBL16_DRV，H=充电，L=放电
17	RD1_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（RD1）
18	5B_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（VCC5B）
19	5B	I	B_PGS和VCC5B低压保护输入引脚
20	PGND1	G	驱动地线（连接到系统地线）
21	3A_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（VCC3A）
22	3A	I	B_PGS和VCC3A低压保护输入引脚
23	3B_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（VCC3B）
24	3B	I	A_PGS和VCC3B低压保护输入引脚
25	VDD15	P	门驱动的电源输入（12V-17V直流电源）
26	3P_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（VCC3P）
27	3P	I	VCC3P低压保护输入引脚
28	PGND2	G	驱动地线（连接到系统地线）
29	RD3_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（RD3）
30	RD3	I	RD3低压保护输入引脚
31	RD4_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（RD4
32	RD4	I	RD4低压保护输入引脚
33	VBL16_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（VBL16）
34	VBL16	I	VBL16电压过低保护输入引脚
35	RD2_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（RD2）
36	CPOUT1	O	主电池充电驱动的输出，它的转换需要采用VCC3M电源供电
37	CPOUT2	O	次电池充电驱动的输出，它的转换需要采用VCC5M电源供电
38	VCPIN24	P	门驱动电源输入（24V直流电源）
39	S1_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（S1）
40	M1_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（M1）
41	BAT_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（BAT）
42	DCIN_DRV	O	N沟道MOS管的门驱动电压输出（DCIN）
43	VCC_RD4	O	电压供给RD4_DRV过载探测器，这个引脚执行相关过载探测
44	FIX_R	I	为参考电流设置电阻的终端
45	VCC3M	P	模拟线路电源供电（3.3V±5%直流电源）
46	M2_DRV	O	P沟道MOS管M2的门驱动电压输出（漏极开路）
47	S2_DRV	O	P沟道MOS管S2的门驱动电压输出（漏极开路）
48	VCC5M	P	模拟线路电源供电（5V±5%直流电源）
49	A_PGS	O	VCC3A电源好信号输出（漏极开路）
50	B_PGS	O	VCC3B/VCC5B电源好信号输出（漏极开路）
51	M_PGS	O	VCC3M/VCC5M电源好信号输出（漏极开路）
52	-SHDN	O	系统关闭信号输出（漏极开路）
53	AGND	G	模拟地线（连接系统地线）
54	BAT_VOLT	I	电池低保护设置引脚
55	TH_DEL	O	热敏电阻连接引脚
56	TEST	G	测试模式信号引脚（连接系统地线）
57	VREGIN16	P	电池供电或电源供电输入（5.5V-17V直流电）
58	-RESET	I	复位信号输入引脚
59	3SW	O	内部调节器产生的3SW输入引脚
60	RD2_ON	I	RD2_DRV开关控制信号，H=充电，L=放电
61	3P_ON	I	3P_DRV开关控制信号，H=充电，L=放电
62	RD1_ON	I	RD1_DRV开关控制信号，H=充电，L=放电
63	5M_ON	I	5M_ON信号输入
64	3M_ON	I	3M_ON信号输入
说明：I表示输入（INPUT）、O表示输出（OUTPUT）、P表示电源（POWER）、G表示接地（GND）

 

从上面表格中可以看出，这个电源管理芯片的供电只有五个，那就是在第三竖栏I/O项目中标为P电源符号的引脚，其中包括25脚VDD15、38脚VCPIN24、45脚VCC3M、48脚VCC5M、57脚VREGIN16五个电压，这几个供电引脚上每一个引脚的上电顺序不同，最先是VREGIN16和VCPIN24，接着就VCC5M和VCC3M，最后是VDD15这个电压信号，下面把这几个电压不同情况下芯片工作状态列举出来。

说明：○表示有电源；×表示没电源；—表示已关闭；Operate表示在运行；All表示全部MOS打开。

 

TB62501F内部结构原理框图

实例分析：

东芝TB62501F这个芯片在笔记本电脑中应用比较广泛，尤其是在IBM和东芝笔记本电脑中应用更是占绝大多数，网上也很少这个芯片的详细资料，上面这张图片是我从T40电路图中截取的，我仔细分析一下把这个芯片分为四部分：蓝色线圈内供电部分、绿色线圈内电池放电部分、黄色线圈内是电压开启信号部分、紫色线圈内是开机后芯片发出的电源好信号，剩下的52脚是送往MAX1631芯片23脚的开关信号，55脚是整个主板温度监测引脚，这个引脚通过温度来判断主板是不是有短路引起电流过大，因为这个引脚上用的都是热敏电阻，并且每个热敏电阻都靠近各个大电压的MOS管。

在T40电路中这个芯片首先是从电源或电池通过二极管D10、D19、D23后面得到VREGIN16电压信号，经过电阻R413(有些主板是R422)送到第57脚，还经过R817送至第34脚，这时芯片开始自检，首先是内部检测第55和52脚温控是否正常，再就是检测第54脚电压是否正常，如果只是电池供电时，电压太低或者是异常偏高的话芯片都不会工作，一切正常后芯片开始在10脚和11脚产生时钟，并且在第44脚输出基准电压，最后在第58复位后芯片正式开始第一步工作。第59脚输出VCC3SW电压信号，这个VCC3SW电压信号主要是送给IBM专用芯片PMH_4供电，同时第52脚发出PWRSHUTDWN开关信号送给MAX1631，而IBM专用芯片PMH_4在收到VCC3SW供电后也发出一个开关信号经过电阻R866后形成VCC5M_ON送给MAX1631的第7脚和第28脚，这时主板待机电压VCC5M和VCC3M产生。

在VCC5M和VCC3M供电送到TB62501F之前还有一个VINT16的电压经过第36和37脚升压后成24V供给第38脚，这个VCPIN24的电压主要是给VBL16_DRV这个驱动信号提供电源，因为这个VBL16_DRV驱动22V必须得高于VBL16上屏供电电压16V，而VCPIN24却又要比VBL16_DRV驱动电压还要高，所以这个供电不得不进行升压。另外还有一个VDD15也是类似VCPIN24的功能，都是给其他驱动电压(3A_DRV、3B_DRV、5A_DRV、5B_DRV)提供电源的。随着VCC5M和VCC3M电压的到来，芯片的第51就产生MPWRG这个电源好信号送给南桥和PMH4这两个芯片，这时芯片等待其他芯片工作正常后一起进入待机状态，等待用户发出开机指令。

在芯片等待开机的同时下面绿色区域主要是负责电池供电的功能也在发挥作用，首先是芯片的第2脚根据电压情况来判断是外部电源供电还是电池供电，因为第2脚的-EXTPWR信号是从T40电路图62页的电阻R110送来的，如果有外接电源的话，那么经过保险F2的DOCK_PWR16_F电压信号再通过电阻R870形成+16VSRC就会导通MOS管Q73从而使电阻R110上的VCC3SW电压对地拉低，相反在没有外接电源时VCC3SW会经过电阻R110送回芯片的第2脚，同时-EXTPWR这个信号还会送给单片机和PMH4芯片，这时PMPH4发送信号给上图中绿色区域左边上面四个引脚，这时右边上面五个引脚开始工作导通电池供电电路的开关管，相反则关闭这些引脚同时还会打开右边最下面那个42脚的信号，这样就可以保证外接电源可以顺利进入主板，另外单片机在通过D7二极管探测到-EXTPWR信号是低电压时就知道是外接电源供电，这时单片机通过U46检测电池电量，如果电池电量低的话就会发送DISCHARGE给TB62501F的第1脚，同时通过PMH4控制ADP3806开始充电。

当用户开机后PMH4先后发送A_ON、B_ON和PANEL_POWER_ON三个信号给TB62501F，就是上图中黄色区域左边部分，然后右边部分就开始输出各路电压的驱动信号，同时接受各路电压的反馈信号，当反馈电压正常再就从下面紫色区域分别输出APWRG和BPWRG两个电源好信号。

以上内容只是我个人根据自己的经验和分析电路图总结出来的理论，不一定保证正确，仅供参考。如有错漏的地方还望前辈们赐教，随着翻阅资料的增加我也在不断完善和修改中。