关于本手册

本技术参考手册 (TRM) 讨论了 BQ76952 器件的模块和外设，以及如何使用它们构建完整的电池包监控器和保护解决方案。有关硬件器件功能和电气规格的详细信息，请参阅 BQ76952 适用于锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂电池包的 3 节至 16 节串联高精度电池监控器和保护器数据表 (SLUSE13)。

如果文本块中涉及命令、子命令和数据存储器值，则使用以下表示法：

• 命令和子命令：斜体，带圆括号，无间断空格；例如 Battery Status()
• 数据存储器：斜体、粗体，带可间断空格；例如 Power Config
• 寄存器位和标志：斜体，带方括号；例如 [TDA]
• 数据存储器位：斜体 和粗体；例如 [LED1]
• 模式和状态：全部大写；例如 DEEPSLEEP

德州仪器 (TI) 的 BQ76952 是一款高度集成的高精度电池监控器和保护器，适用于 3 节至 16 节串联锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂‌‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍电池组。该器件包含一个高精度监控系统和一个高度可配置的保护子系统，并支持自主式或主机控制型电池平衡。它集成了高侧电荷泵 NFET 驱动器、供外部系统使用的双路可编程 LDO 以及一个支持 400kHz I²C、SPI 和 HDQ 单线标准的主机通信外设。器件特性包含：

• 适用于 3 节至 16 节串联电池的电池监控功能
• 用于高侧 NFET 保护的集成电荷泵，可选择自主恢复
• 广泛的保护套件，包括电压、温度、电流和内部诊断
• 两个独立的 ADC
  • 支持电流和电压同步采样
  • 高精度库伦计数器，输入失调电压误差 < 1µV（典型值）
  • 高精度电池电压测量 < 10mV（典型值）
• 宽量程的电流应用（感应电阻器上的测量范围为 ±200mV）
• 集成式化学保险丝驱动二级保护
• 自主式或主机控制型电池平衡
• 多种电源模式（典型电池组运行范围条件）
  • NORMAL 模式：286µA
  • 多个睡眠模式选项：24µA 至 41µA
  • 多个深度睡眠模式选项：9.2µA 至 10.7µA
  • SHUTDOWN 模式：1µA
• 电池连接和部分其他引脚上的高电压容差为 85V
• 支持使用内部传感器和多达 9 个外部热敏电阻进行温度检测
• 集成的一次性可编程 (OTP) 存储器可由客户在生产线上进行编程
• 通信选项包含 400kHz I²C、SPI 和 HDQ 单线接口
• 供外部系统使用的双路可编程 LDO

BQ76952 产品是一款高度集成的精密电池监控器和保护器，适用于 3 节至 16 节串联锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂‌‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍电池包。高精度电压、电流和温度测量为基于主机的算法和控制提供数据。功能丰富且高度可配置的保护子系统提供了广泛的保护措施，这些保护可以由该器件完全自主地触发和恢复，也可以在主机处理器的完全控制下进行。具有高侧保护 NFET 驱动器的集成电荷泵允许主机与该器件进行通信，即使在 FET 关断时也可以通过保留与电池包的接地连接来实现该通信。包含两个可编程 LDO 供外部系统使用，每个都可独立编程为 1.8V、2.5V、3.0V、3.3V 和 5.0V 的电压，并且每个都能提供高达 45mA 的电流。

BQ76952 器件包含一次性可编程 (OTP) 存储器，供客户在其自己的生产线上设置器件操作。支持多种通信接口，包括 400kHz I²C、SPI 和 HDQ 单线标准。可通过器件上的多个多功能引脚获得多个数字控制和状态数据，包括对主机处理器的中断以及对每个高侧保护 NFET 的主机覆盖的独立控制。提供三个专用引脚用于使用外部热敏电阻进行温度测量，可以对多功能引脚进行编程以用于额外的热敏电阻，除内部裸片温度测量之外，最多支持 9 个热敏电阻。图 3-1 显示了 BQ76952 方框图。

BQ76952 器件支持直接命令和子命令。使用 7 位命令地址访问直接命令，该地址从主机通过器件串行通信接口发送，并触发操作，或提供待写入器件的数据值，或指示器件向主机报告数据。子命令是使用 7 位命令地址空间间接访问的附加命令，并提供了块数据传输功能。启动一条子命令时，首先将 16 位子命令地址写入 7 位命令地址 0x3E（低位字节）和 0x3F（高位字节）。该器件最初假设可能需要读回数据，并将现有数据自动填充到 32 字节的传输缓冲区（使用 7 位命令地址 0x40–0x5F）中，并将该数据的校验和写入地址 0x60。如果主机打算向器件写入数据，主机会将新数据覆盖到传输缓冲区，将数据的校验和写入地址 0x60，并将数据长度写入地址 0x61。一旦写入地址 0x61 ，该器件会检查写入 0x60 的校验和与写入 0x40-0x5F 的数据，如果正确，则继续将数据从传输缓冲区传输到器件的存储器中。校验和是子命令字节（0x3E 和 0x3F）8 位和加上传输缓冲区中使用的字节数，然后将结果按位反转。只有在写入数据长度之后才能进行验证，以便该器件知道传输缓冲区中包含多少字节。校验和和数据长度必须作为一个字一起写入才能有效。数据长度包含 0x3E 和 0x3F 中的两个字节，0x60 和 0x61 中的两个字节，以及传输缓冲区的长度。因此，如果使用整个 32 字节的传输缓冲区，则数据长度将为 0x24。

一些子命令仅用于启动操作，而不涉及发送或接收数据。在这些情况下，主机可以简单地将子命令写入 0x3E 和 0x3F，不需要写入长度和校验和或任何其他数据。

命令和子命令 中描述了该器件支持的命令。单字节命令是直接命令，而两字节命令是子命令。数据格式 中描述了数据格式。

从子命令中读取数据的最有效方法（最大程度地减小总线流量）如下所示：

1. 将子命令的低位字节写入 0x3E。
2. 将子命令的高位字节写入 0x3F。
3. 读取 0x3E 和 0x3F。如果返回 0xFF，则表示子命令尚未完成操作。当子命令完成后，读回将返回最初写入的内容。继续读取 0x3E 和 0x3F，直到返回最初写入的内容。注意：该响应仅适用于返回待读回的数据的子命令。
4. 从 0x61 读取响应的长度。
5. 从 0x40 开始读取预期长度的缓冲区。
6. 读取 0x60 处的校验和并验证它是否与读取的数据相匹配。

一种更简单、但总线流量效率较低的方法是：

1. 将子命令的低位字节写入 0x3E。
2. 将子命令的高位字节写入 0x3F。
3. 读取 0x3E 和 0x3F。如果返回 0xFF，则表示子命令尚未完成操作。当子命令完成后，读回将返回最初写入的内容。继续读取 0x3E 和 0x3F，直到它返回最初写入的内容。注意：该响应仅适用于返回待读回的数据的子命令。
4. 在一个块中读取 0x40 至 0x61。确保 0x60 处的校验和在 0x61 指定的长度上是正确的。这意味着有时读取的字节数超过了必要的字节数，但它也可以使用可以为所有子命令调用的标准函数。

注意：0x61 提供缓冲区数据的长度加 4（即缓冲区数据的长度加 0x3E 和 0x3F 的长度加 0x60 和 0x61 的长度）。

校验和是通过 0x3E、0x3F 以及缓冲区数据计算得出的，它不包括 0x60 和 0x61 中的校验和或长度。

如果同时读取校验和和长度，那么在某些情况下会触发自动递增，在这种情况下，缓冲区将填充另一个块的数据。因此，一般来说，除非已读取缓冲区或希望实现自动递增，否则不应同时读取校验和和长度。

表示为 RSVD_0 的命令或子命令位只能写为“0”，而表示为 RSVD_1 的位只能写为“1”。

BQ76952 器件包含寄存器，这些寄存器存储在 RAM 中，并被集成在一次性可编程 (OTP) 存储器中。初始上电时，该器件将 OTP 设置加载到寄存器中，供器件固件在运行期间使用。如果发送了 0x0012 RESET() 子命令，该器件还可以按需执行复位。推荐的程序是客户在生产线上将设置写入 OTP，在这种情况下，只要该器件上电，就会使用这些设置。或者，主机处理器可以在上电后初始化寄存器，而不使用 OTP 存储器，但在该器件每次上电后都需要重新初始化寄存器。当该器件处于 NORMAL、SLEEP 或 DEEPSLEEP 模式时，寄存器值会被保留。如果该器件进入 SHUTDOWN 模式，则所有寄存器存储器被清除，再次上电后该器件将恢复默认参数。

BQ76952 器件中的 OTP 存储器最初为全零。每个位都可以保留为“0”或写入“1”，但无法从“1”写回“0”。OTP 存储器包括数据存储器配置设置的两个完整映像。上电时，该器件会将第一个 OTP 映像中的每个设置与第二个 OTP 映像中的相应设置以及相应设置的默认值进行异或运算，并将结果值存储到 RAM 寄存器中以供运行期间使用。这允许使用第一个映像将任何设置更改为默认值以外的值，然后使用第二个映像更改回至默认值。OTP 存储器还包含一个 16 位签名，该签名通过大多数设置计算得出并存储在 OTP 中。当该器件上电时，它将读取 OTP 设置并检查签名是否与存储的签名匹配，以防止读取中的位错误或存储器损坏。如果检测到签名错误，该器件将引导至默认配置（就像清除 OTP 一样）。

该器件支持多达 8 个不同的签名值，因此可以对 OTP 进行多达 8 个部分的更改，并相应地更新签名。OTP 签名不包括制造数据（可使用 0x0070 MANU_DATA() 子命令获取），也不包括任何被写入 OTP 的 PF 状态数据（可使用 0x0053 SAVED_PF_STATUS() 子命令进行读取）。

通常在该器件组装到 PCB 之后，但在电芯连接到电路板之前写入 OTP 内存设置。根据规范，对 OTP 存储器设置进行编程要求在 BAT 引脚上施加电压并且温度处于允许的范围之内。首先使用串行通信接口将所有的配置设置加载到寄存器中（请参阅Chapter10）。可以发送 0x00A0 OTP_WR_CHECK() 子命令来启动自检，以确定是否可以完成 OTP 写入。发送此子命令时，该器件必须处于 FULLACCESS 和 CONFIG_UPDATE 模式。表 4-1 显示了该器件返回的 0x00A0 OTP_WR_CHECK() 信息。

如果自检成功，则可以通过发送 0x00A1 OTP_WRITE() 子命令来启动实际的 OTP 写入。该子命令提供与上述 0x00A0 OTP_WR_CHECK() 子命令相同的反馈，如果编程成功完成，则设置字节 0 位 7。OTP 编程时间取决于必须编程的字节数，器件每编程一个字节大约需要 200μs。

如果设置了 Settings:Manufacturing:Mfg Status Init[OTPW_EN] ，则提供了特殊的例外情况，允许在正常运行期间将制造数据和 PF 状态数据编程到 OTP 中。

无符号整数以小端字节序的顺序存储为 1 字节、2 字节或 4 字节值，无需更改。

整数值采用二进制补码格式以小端字节序的顺序存储为 1 字节、2 字节或 4 字节值。

使用 IEEE754 单精度 4 字节格式以小端字节序的顺序存储浮点值。

其中：

Exp：以 127 的偏移偏置存储的 8 位指数。 00 和 FF 这两个值具有独特的含义。

Fract：23 位小数。如果指数大于 0，则尾数为 1.fract。如果指数为 0，则尾数为 0.fract。

浮点值取决于指数的独特情况：

• 如果指数为 FF 且小数为零，则表示 ± 无穷大。
• 如果指数为 FF 且小数为非零值，则表示“非数字”(NaN)。
• 如果指数为 00，则该值是表示为 (–1)^符号 × 2^–126 × 0.小数的非规格化数。
• 否则，该值是表示为 (–1)^符号 × 2^{（指数 – 127）}× 1.小数的规格化数。

位寄存器定义以无符号整数格式存储。