ZHCSU48 December   2023 BQ76972

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较表
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1  绝对最大额定值
    2. 6.2  ESD 等级
    3. 6.3  建议运行条件
    4. 6.4  热性能信息 BQ76952
    5. 6.5  电源电流
    6. 6.6  数字 I/O
    7. 6.7  LD 引脚
    8. 6.8  预充电 (PCHG) 和预放电 (PDSG) FET 驱动器
    9. 6.9  FUSE 引脚功能
    10. 6.10 REG18 LDO
    11. 6.11 REG0 前置稳压器
    12. 6.12 REG1 LDO
    13. 6.13 REG2 LDO
    14. 6.14 电压基准
    15. 6.15 库仑计
    16. 6.16 库仑计数字滤波器 (CC1)
    17. 6.17 电流测量数字滤波器 (CC2)
    18. 6.18 电流唤醒检测器
    19. 6.19 模数转换器
    20. 6.20 电芯电压测量精度
    21. 6.21 Cell Balancing
    22. 6.22 电芯开路保护器
    23. 6.23 内部温度传感器
    24. 6.24 热敏电阻测量
    25. 6.25 内部振荡器
    26. 6.26 高侧 NFET 驱动器
    27. 6.27 基于比较器的保护子系统
    28. 6.28 时序要求 - I2C 接口，100kHz 模式
    29. 6.29 时序要求 - I2C 接口，400kHz 模式
    30. 6.30 时序要求 - HDQ 接口
    31. 6.31 时序要求 - SPI 接口
    32. 6.32 接口时序图
    33. 6.33 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1  概述
    2. 7.2  功能方框图
    3. 7.3  BQ76972 器件版本
    4. 7.4  诊断
    5. 7.5  器件配置
      1. 7.5.1 命令和子命令
      2. 7.5.2 使用 OTP 或寄存器进行配置
      3. 7.5.3 器件安全性
      4. 7.5.4 暂存存储器
    6. 7.6  测量子系统
      1. 7.6.1  电压测量
        1. 7.6.1.1 电压测量时间表
        2. 7.6.1.2 电芯与互连的 VC 引脚使用
        3. 7.6.1.3 SLEEP 模式下的电芯 1 电压验证
      2. 7.6.2  通用的 ADCIN 功能
      3. 7.6.3  库仑计数器和数字滤波器
      4. 7.6.4  同步电压和电流测量
      5. 7.6.5  内部温度测量
      6. 7.6.6  热敏电阻温度测量
      7. 7.6.7  电压 ADC 的出厂修整
      8. 7.6.8  电芯电压测量精度
        1. 7.6.8.1 固定偏移调整
        2. 7.6.8.2 电芯偏移校准
      9. 7.6.9  电压校准（ADC 测量）
      10. 7.6.10 电压校准（COV 保护和 CUV 保护）
      11. 7.6.11 电流校准
      12. 7.6.12 温度校准
    7. 7.7  初级和次级保护子系统
      1. 7.7.1 保护概述
      2. 7.7.2 初级保护
      3. 7.7.3 次级保护
      4. 7.7.4 高侧 NFET 驱动器
      5. 7.7.5 保护 FET 配置和控制
        1. 7.7.5.1 FET 配置
        2. 7.7.5.2 预充电和预放电模式
      6. 7.7.6 负载检测功能
    8. 7.8  器件硬件特性
      1. 7.8.1  电压基准
      2. 7.8.2  ADC 多路复用器
      3. 7.8.3  LDO
        1. 7.8.3.1 前置稳压器控制
        2. 7.8.3.2 REG1 和 REG2 LDO 控制
      4. 7.8.4  独立接口与主机接口
      5. 7.8.5  多功能引脚控制
      6. 7.8.6  RST_SHUT 引脚运行
      7. 7.8.7  CFETOFF、DFETOFF 和 BOTHOFF 引脚功能
      8. 7.8.8  ALERT 引脚运行
      9. 7.8.9  DDSG 和 DCHG 引脚运行
      10. 7.8.10 保险丝驱动
      11. 7.8.11 电芯开路
      12. 7.8.12 低频振荡器
      13. 7.8.13 高频振荡器
    9. 7.9  器件功能模式
      1. 7.9.1 概述
      2. 7.9.2 NORMAL 模式
      3. 7.9.3 SLEEP 模式
      4. 7.9.4 DEEPSLEEP 模式
      5. 7.9.5 SHUTDOWN 模式
      6. 7.9.6 CONFIG_UPDATE 模式
    10. 7.10 串行通信接口
      1. 7.10.1 串行通信概述
      2. 7.10.2 I2C 通信
      3. 7.10.3 SPI 通信
        1. 7.10.3.1 SPI 协议
      4. 7.10.4 HDQ 通信
    11. 7.11 Cell Balancing
      1. 7.11.1 电芯均衡概述
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求（示例）
      2. 8.2.2 详细设计过程
      3. 8.2.3 应用性能图
      4. 8.2.4 校准过程
    3. 8.3 随机电芯连接支持
    4. 8.4 启动时序
    5. 8.5 FET 驱动器关断
    6. 8.6 未使用的引脚
    7. 8.7 电源要求
    8. 8.8 布局
      1. 8.8.1 布局指南
      2. 8.8.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
    2. 9.2 支持资源
    3. 9.3 商标
    4. 9.4 静电放电警告
    5. 9.5 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

8.2 典型应用

图 8-1 展示了 16 节串联电池包的简化应用原理图，其中将 BQ76972 与外部次级保护器、主机微控制器和通信收发器一起使用。该配置使用串联的 CHG 和 DSG FET，以及用于实现预充电和预放电功能的高侧 PFET 器件。实现中需要考虑的几个要点如下：

  • 用于 REGIN 前置稳压器的外部 NPN BJT 可配置为将其集电极路由到电池组或保护 FET 的中间。
  • 建议在外部 NPN BJT 的漏极电路中使用一个二极管，以避免电池包短路时反向电流从 BREG 引脚通过 BJT 基极流向集电极。如果需要低压电池包运行，则该二极管可以是肖特基二极管，否则可以使用传统二极管。
  • 建议在 BAT 引脚处连接一个串联二极管并在该引脚与 VSS 之间连接一个电容器。当发生电池包短路时，这些元件允许器件继续工作一小段时间，这可能导致 PACK+ 和电池组顶部电压降至约 0V。在这种情况下，二极管会防止 BAT 引脚随着电池组被拉低，并且器件将继续运行，从电容器中汲取电流。通常只需要在短时间内运行，直到该器件检测到短路事件并禁用 DSG FET。如果需要低压电池包运行，则可以使用肖特基二极管，否则可以使用传统二极管。
  • BAT 连接中的二极管和 BJT 集电极中的二极管不应共用，因为这样 REG0 电路可能会在短路事件期间使 BAT 上的电容器过快地放电。
  • VC0 至 VC4 引脚上的建议电压范围扩展至 –0.2V。例如，这可用于测量略低于接地的差分电压，如与连接到 SRP 和 SRN 引脚的电阻器并联的第二个检测电阻两端的电压。
  • 如果系统不使用高侧保护 FET，则可以通过一个 10kΩ 串联电阻器将 PACK 引脚连接到电池组顶部。LD 引脚可连接至 VSS。在这种情况下，也可以单独控制 LD 引脚，以便将器件从 SHUTDOWN 模式中唤醒，例如通过外部电路在器件处于 SHUTDOWN 模式时将 LD 引脚保持在 VSS 电压，并被驱动至高于 VWAKEONLD 电压以便从 SHUTDOWN 模式中唤醒。
  • TI 建议在 SRP 和 SRN 引脚上串联 100Ω 电阻器，并在这些引脚之间使用具有 100nF 和可选的 100pF 差分滤波电容以进行滤波。这些元件以及检测电阻到引脚的布线应尽可能地缩短并完全对称，同时建议所有元件与器件保持在 PCB 的同一侧。可以添加可选的 0.1μF 滤波电容器，为每个连接到 VSS 的检测输入引脚进行额外的噪声滤波。
  • 由于热敏电阻通常与电芯相连，并且可能需要长导线连接回器件，因此在热敏电阻引脚和器件 VSS 之间添加一个电容器可能会有所帮助。但是，切勿使用过大的电容值，因为当热敏电阻发生偏置并进行定期测量时，这会影响稳定时间。经验法则是将电路的时间常数保持在测量时间的 5% 以下。当 Settings:Configuration:Power Config[FASTADC] = 0 时，测量时间约为 3ms，当 [FASTADC] = 1 时，测量时间减半，大约为 1.5ms。当将 18kΩ 上拉电阻器与热敏电阻一起使用时，时间常数通常会小于 (18 kΩ) × C，因此建议使用小于 4nF 的电容器。使用 180kΩ上拉电阻器时，电容器应小于 400pF。
  • 集成的电荷泵在 CP1 电容器上生成电压，在使用建议的 470nF 电容器值时，首次启用时充电至大约 11V 需要约 60ms。当 CHG 或 DSG 驱动器启用时，电荷会从 CP1 电容器重新分配至 CHG 和 DSG 电容 FET 负载。这通常会使 CP1 上的电压短暂下降，然后由电荷泵补充。如果 FET 电容负载很大，以致在 FET 导通时 CP1 上的电压降至应用可接受的水平以下，则可以增大 CP1 电容器的容值。这样做的缺点是，当电荷泵首次上电时，CP1 上的电压需要较长的启动时间，因此应进行评估以确保其在系统中可接受。例如，如果同时启用 CHG 和 DSG FET，并且其组合栅极电容约为 400nF，则将 CP1 更改为 2200nF 的值会使 11V 电荷泵电平下降至约 9V，然后由电荷泵恢复至 11V 电平。
GUID-94372692-6067-4668-B645-4D06F2807710-low.svg图 8-1 BQ76972 16 节串联电芯典型实现方式（简化原理图）

下面展示了基于 BQ76972 的 16 节串联电池包基本监测器电路的完整原理图。节 8.8.2 显示了该设计的电路板布局布线。


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图 8-2 BQ76972 16 节串联电芯原理图 - 监测器

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图 8-3 BQ76972 16 节串联电芯原理图 - 附加电路