ZHCAFG1A June 2025 – August 2025 BQ76972

2 BQ769x2 库仑计数器电流误差计算

电流测量误差包括 BQ76972 库仑计数器误差和检测电阻器产生的误差。本文阐述了如何计算 BQ769x2 库仑计数器在整个电流测量范围内最坏情况下的误差，该误差可通过累加各项最坏情况误差（包括偏移误差、增益误差、微分非线性误差 DNL 和积分非线性误差 INL）得出。噪声的影响不会被视为测量结果。

库仑计数器的具体规格参数请参阅 BQ76972 适用于锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂电池包的 3 至 16 节串联高精度电池监测器和保护器数据表，如表 2-1 所示。

表 2-1 BQ76972 库仑计数器规格

参数		测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
V_{(CC_IN)}	测量的输入电压范围	V_SRP – V_SRN	-0.2		0.2	V
V_{(CC_IN)}	测量的输入电压范围	V_SRP、V_SRN	-0.2		0.2	V
V_{(CC_IN_EXTENDED)}	测量的扩展输入电压范围	V_SRP – V_SRN，在范围内进行扫描以确定测量值趋于平坦的位置	-1		1	V
B_{(CC_INL)}	积分非线性	16 位，输入电压范围最佳拟合，使用 0V 共模电压。		±5.2	±22.3	LSB
B_{(CC_DNL)}	微分非线性	16 位，无丢码		±0.1		LSB
V_{(CC_OFF)}	偏移误差	16 位，未经校准	-1		1	LSB
V_{(CC_OFF_DRIFT)}	失调电压误差漂移	16 位，校准后	-0.03		0.03	LSB/°C
B_{(CC_GAIN)}	增益	16 位，针对输入电压范围过度设计	130845	131454	132335	LSB/V
R_{(CC_IN)}	有效输入电阻			2		MΩ

考虑到热性能，±0.2V 输入范围通常无法得到充分利用。例如，要检测 100A 的连续放电电流，应选择小于 0.5mΩ 的检测电阻来实现小于 5W 的功率损耗。50mV 输入范围内的最坏情况误差由各分项误差按 ADC 分辨率 (LSB) 计算得出。可使用以下公式计算总误差：

方程式 1.

{Error}_{total} = {Error}_{Offset} + {Error}_{Gain} + {Error}_{DNL} + {Error}_{INL}

在计算最坏情况下的偏移误差时，还需要考虑温度漂移。此计算假设最大温度变化范围为 25℃ 至 -40℃。最坏情况下的偏移误差可通过计算得出：

方程式 2.

{Error}_{Offset} = 1 + 0.03 \times (25 - (- 40)) = 2.95 LSB

增益误差是典型增益值与特定增益范围内最坏情况增益因子之间的差值。使用 50mV 的输入范围，最坏情况下的增益误差可由计算得出：

方程式 3.

{Error}_{Gain} = 0.05 \times (132335 - 131454) = 44.05 LSB

数据表仅规定了 0.1LSB 的典型值。此计算假设最坏情况下误差为 1LSB DNL。最坏情况下的 INL 误差仅发生在输入电压约为 200mV 时。对于 50mV 输入范围，使用 5.2LSB 进行计算。

可使用以下公式计算总误差：

方程式 4.

{Error}_{total} = {Error}_{Offset} + {Error}_{Gain} + {Error}_{DNL} + {Error}_{INL} = 53.2 LSB

对应电压值 53.2LSB 的计算结果为：

方程式 5.

V_{error_total} = 53.2 \times 7.6 μV = 0.404 mV

最终，在 50mV 输入范围内，库仑计数器的最坏情况误差百分比为 0.81%。此计算假设所有最坏情况误差因素简单相加，且未采用任何数字滤波和校准措施。在实际应用中，该误差不太可能那么大。

按照 BQ769x2 校准和 OTP 编程指南的校准部分，可以校准偏移误差和增益误差。实际上，校准后，总电压误差变为：

方程式 6.

V_{error_total} = (1.95 + 1 + 5.2) \times 7.6 μV = 0.062 mV

在没有任何数字滤波器的情况下，50mV 输入范围内仅导致 0.12% 的百分比误差。