基于德州儀器BQ40z80的電量計電路設計參考方案

2019年10月28日 作者:Teardown

1.介紹

BQ40z80是完全集成的2-7節鋰離子或鋰聚合物電池管理芯片,采用已獲專利的Impedance Track?技術,具備電流、電壓和溫度等全面的可編程保護功能。其硬件電路設計主要分為三個部分:主電流回路模塊、電量計模塊和保護模塊。

2.主電流回路
主電流回路即指在電量計的控制下對電池進行充電、放電的電流回路。當充電時,該回路的電流從PACK+開始,經過用于控制充電和放電的開關FETs、化學保險絲、電池和電流采樣電阻,最終回到PACK-。

2.1充、放電FETs
充、放電的兩個N-CH FETs以漏極對接的方式串聯在PACK+和電池組的正極,如圖2-1所示,Q2、Q3分別是充、放電FET。當進行充電或放電時,Q2和Q3同時導通;當充電停止時,Q2關斷;當放電停止時,Q3關斷。

 

圖2-1 充、放、預充、預放電MOSFET電路圖

在進行FETs選型時應注意以下兩點:(1)FET的額定電壓值必須大于電池的最大電壓;(2)考慮到放電時負載端產生反電動勢的情況,放電FET的額定電壓值應比充電FET稍大。

其驅動信號CHG和DSG上的柵極驅動電阻典型值分別為1kΩ和4.02kΩ,該阻值不同是由引腳內部結構決定的,使FETs的開通時間在幾毫秒左右;FETs柵源間電阻典型值為10MΩ,?以確保柵極開路時FETs關斷,避免誤導通現象。

跨接在FTEs兩端的電容C1、C2起到在ESD事件中保護FETs的作用,其兩端路徑應本著盡可能短和寬的設計原則,同時還應注意C1和C2的額定電壓都應比系統相應最大電壓更大,從而達到在某一個短路時另一個仍能起到保護作用的效果。

2.2預充、預放電FETs

預充電功能指當電池因過度放電、放置過久的自放電等原因導致兩端電壓過低時,若直接進入正常充電模式易損壞電池或影響電池使用壽命,此時需使用預充電功能,以小電流將電池充電至正常電壓范圍內后再轉換為正常充電模式。它通過對P-FET的控制實現,預充電流的大小通過限流電阻R2=(VCHARGER-VBAT)/R2設定,同時兼顧對電阻上的熱量消耗P=(VCHARGER-VBAT)2/R2的考慮。

預放電功能是指當電池應用于較大的電容負載時,啟動瞬間易產生瞬間沖擊電流,需先以軟起的形式進行緩慢充電,從而減小瞬間大電流。如圖1-1所示,來自Pins 16、17或20的驅動信號提供一個高電平使N-CH FET Q10導通,從而將預充電P-CH FET Q8的柵極接入地,使Q8導通,預充電回路打開,其預放電速率由限流電路設定。

2.3 防反接保護

充電器反接會對系統造成極大傷害,因此需為此設計相應的保護電路,如圖2-2所示。

圖2-2?反接保護電路

若無此保護,當PACK+上出現一個略小的負信號,放電FET將進入線性工作區,影響電路正常工作。但加入防反接電路后,PACK+上的負信號會使柵極接地的N-FET Q9導通,使放電FET的柵源極短路,從而起到保護作用。在選型時應選擇具有較低Vgs(th)的N-FET,已達到可靠及時的保護效果。

2.4電芯輸入

BQ40z80可以實現2-7節鋰電池的管理和保護。對于2-6節的電池,芯片內部包含已集成的電壓均衡模塊,只需正常進行連接,未使用的Pins短接處理,例如圖2-3所示在5節串聯電池的應用中需將VC6與VC5短接。同時,每節電芯的輸入應設計一個RC濾波電路,在起到ESD保護作用的同時,也可實現對輸入電壓信號實現初步濾波。考慮到該電阻處在電壓均衡回路上,阻值選取應在內部電壓均衡和濾波頻率間進行均衡。

 

圖2-3 5節電芯輸入連接方式

對于7節電芯的電池則需進行額外的設置將電壓均衡設置在外部,其連接方式如圖2-4所示,其中,Pin VC7EN使能對7P的電壓測量。

 

圖2-4 7節電芯連接方式及其外部電壓均衡模塊

1 2 3 4

相關文章

  • 簡單電感量測量裝置電路方案設計

    在電子制作和設計, 經常會用到不同參數的電感線圈, 這些線圈的電感量不像電阻那么 容易測量,有些數字萬用表雖有電感測量擋,但測量范圍很有限。該電路以諧振方法測量電 感值,測量下限可達 10nH ,測量范圍很寬,能滿足正常情況下的電感量測量,電路結構簡 單,工作可靠穩定,適合于愛好者制作。 一、
    2019年11月11日
  • 電流檢測電路

    低端檢流電路的檢流電阻串聯到地(圖1),而高端檢流電路的檢流電阻是串聯到高電壓端(圖2)。兩種方法各有特點:低端檢流方式在地線回路中增加了額外的線繞電阻,高端檢流方式則要處理較大的共模信號。 圖1 所示的低端檢流運放以地電平作為參考電平,檢流電阻接在正相端。 運放的輸入信號中的共模信號
    2019年11月06日
  • 便攜式氣體探測器電路圖

    下圖給出了該便攜式氣體探測器的電路。雙通道微功耗放大器 ADA4505-2在恒電位配置(U2-A)和跨導配置(U2-B)下使用。該放大器的功耗和輸入偏置電流非常低,對于恒電位部分和跨導部分都是很好的選擇。每個放大器的功耗僅10 μA,因此電池壽命非常長。 在三電極電化學傳感器中,目標氣
    2019年11月06日
  • 如何在原理圖中對指定電路設置規則

    在Altium Designer的原理圖中可以對指定電路設置單獨的規則,這里就需要用到原理圖中放置“覆蓋區”和“參數設置”指示的操作了。 兩者結合可以很方便的實現原理圖中對一部分電路設置約束規則。 操作步驟如下: (1)、打開已經繪制好的原理圖文件,執行菜單欄中
    2019年11月05日
  • 壓電換能器電路原理圖設計

    運用壓電換能器將力轉換為電能 我們可以用壓電換能片來試驗一下,看看壓電效應是如何將力轉換為一個微小電壓信號的。我們來嘗試存儲力或者壓力而產生的能量。 焊接引腳: 將導線焊接至壓電換能器上是它們的主要用法之一。但要注意不要過熱了,因為哪怕溫度不高的情況下加熱幾秒都有可能融化其表面。就
    2019年11月04日
tracer ?? 重庆时时走势图个位