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SC8815 設定輸出的電壓及電流

SC8815 是一款帶 I2C 接口的同步升降壓充電控制器，同時也支持電池反向放電工作。
I2C 7-bit address: 0x74。

SC8815 支持 VBAT 電池端 36V 高壓工作，因此在適配器電壓高於、低於或者等於電池電壓時，均能保證 1-6 節鋰電池應用。
當工作系統需要電池提供能量時，SC8815 也支持電池反向放電工作，輸出設定的電壓，並且放電最高電壓可達36V。

用戶通過 I2C 接口可以很方便地選擇充電 / 放電模式，設置充電電流、充電電壓、反向放電電壓、限流值、開關頻率及其它參數等。

集成的 10-bit ADC，可以方便用戶即時檢測讀取 VBUS/VBAT 電壓和電流。

詳細內容需要參考 SC8815 datasheet - SC8815_datasheet_v1.0.1_en.pdf。

充、放電設定 (charging / discharging mode)

充電 及 放電 的模式是由 EN_OTG bit 所決定的。
如果 EN_OTG bit 為 0，則為 充電模式，電流從 VBUS 流向 VBAT 來為電池充電。
如果 EN_OTG bit 為 1，則為 放電模式，電池(VBAT) 會放電，而電流則從 VBAT 流向 VBUS。

0x09H   CTRL0_SET   7   R/W   EN_OTG
EN_OTG bit 為暫存器 - CTRL0_SET(0x09H) 的 第 7 個 bit 值：
# i2cget -y 2 0x74 0x09
   0x04
預設值的第 7 個 bit 為 0，也就是充電模式。

充電模式的 電壓(VBAT) 設定值

VBAT voltage 區分為 internal setting 及 external setting，由 VBAT_SEL bit 決定。
如果 VBAT_SEL bit 為 0 - internal setting，表示電壓值(VBAT) 由內部設定，計算方式為：
CSEL bits值 x VCELL_SET bits值，預設值為 1 x 4.2 = 4.2 V。
如果 VBAT_SEL bit 為 1 - external setting，表示電壓值(VBAT) 由外部設定，計算方式為：
VBATS_REF x (1 + Rup / Rdown) 。

 

0x00H   VBAT_SET   5   R/W   VBAT_SEL
VBAT_SEL bit 為暫存器 - VBAT_SET (0x00H) 的 第 5 個 bit 值：
# i2cget -y 2 0x74 0x00
   0x01
預設值的第 5 個 bit 為 0，也就是 internal setting。

以 internal setting 來說，VBAT 的計算方式為：

0x00H   VBAT_SET   4-3   R/W   CSEL
Battery cell selection, only valid for internal VBAT voltage setting
00: 1S battery (default).   01: 2S battery.   10: 3S battery.   11: 4S battery.
CSEL bits 為暫存器 - VBAT_SET (0x00H) 的 第 4-3 個 bits 值：
# i2cget -y 2 0x74 0x00
   0x01
預設值的第 4-3 個 bits 為 00，也就是 1S battery。

0x00H   VBAT_SET   2-0   R/W   VCELL_SET
Battery voltage setting per cell, only valid for internal VBAT voltage setting
000: 4.1V.   001: 4.2V (default).    010: 4.25V.   011: 4.3V.   100: 4.35V.   101: 4.4V.   110: 4.45V.   111: 4.5V.
CSEL bits 為暫存器 - VBAT_SET (0x00H) 的 第 2-0 個 bits 值：
# i2cget -y 2 0x74 0x00
   0x01
預設值的第 2-0 個 bits 為 001，也就是 4.2。

充電模式的 最大電流(IBAT) 設定值

IBAT 的計算方式為：
IBAT_LIM (A) = (IBAT_LIM_SET + 1) / 256 × IBAT_RATIO ×10 mΩ / RS2

0x06H   IBAT_LIM_SET   7-0   R/W   IBAT_LIM setting
0000 0000 ~ 1111 1111 = 0 ~ 255(default)
CSEL bits 為暫存器 - IBAT_LIM_SET (0x06H) 的 第 7-0 個 bits 值：
# i2cget -y 2 0x74 0x06
   0xff
預設值的第 7-0 個 bits 為 1111 1111，也就是 255。

0x08H   RATIO   4   R/W   BAT_RATIO
0: 6x.   1: 12x (default).
BAT_RATIO bit 為暫存器 - RATIO (0x08H) 的 第 4 個 bit 值：
# i2cget -y 2 0x74 0x08
   0x38
預設值的第 4 個 bit 為 1，也就是 12x。

所以在 RS2 為 10 mΩ 的情況下，預設的最大電流值為：
(255 + 1) / 256 x 12 x 10 mΩ / 10 mΩ = 12 A

充電模式的 實際電壓(VBAT) 輸出值

實際電壓輸出值(VBAT)的計算方式為：
VBAT = (4 x VBAT_FB_VALUE + VBAT_FB_VALUE2 + 1) x VBAT_MON_RATIO x 2 mV

0x0FH   VBAT_FB_VALUE   7-0   R   VBAT_FB_value
0000 0000 ~ 1111 1111 = 0 ~ 255
# i2cget -y 2 0x74 0x0F

0x10H   VBAT_FB_VALUE2   7-6   R   VBAT_FB_value2
00: 0.   01: 1.   10: 2.   11: 3.
# i2cget -y 2 0x74 0x10

0x08H   RATIO   1   R/W   VBAT_MON_RATIO
0: 12.5x (default).   1: 5x.
# i2cget -y 2 0x74 0x08

充電模式的 實際電流(IBAT) 輸出值

實際電流輸出值(IBAT)的計算方式為：
IBAT (A) = (4 x IBAT_VALUE + IBAT_VALUE2 + 1) × 2 / 1200 × IBAT_RATIO ×10 mΩ / RS2

0x13H   IBAT_VALUE   7-0   R   IBAT_value
0000 0000 ~ 1111 1111 = 0 ~ 255
# i2cget -y 2 0x74 0x13

0x14H   IBAT_VALUE2   7-6   R   IBAT_value2
00: 0.   01: 1.   10: 2.   11: 3.
# i2cget -y 2 0x74 0x14

NU4 的線路圖設計

在線路中，修改 Rup 電阻為直接 short，且直接移除 Rdown 電阻(disconnect)，所以 VBAT voltage 為 internal setting。

RS1 is the current sense resistor at VBUS side => R3209，為 0.01R = 0.01 Ω = 10 mΩ。

RS2 is the current sense resistor at VBAT side => R3210，為 0.01R = 0.01 Ω = 10 mΩ。