ZHDA309 September   2026 TPS61383-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2设计要求和系统结构
    1. 2.1 设计要求
    2. 2.2 系统结构
      1. 2.2.1 集中式电子锁存器系统
      2. 2.2.2 分布式电子锁存器系统
  6. 3动力总成
    1. 3.1 使用 TPS61383-Q1 的集成电子锁存器动力总成
      1. 3.1.1 超级电容器充电器功能简介
      2. 3.1.2 升压功能简介
      3. 3.1.3 超级电容器泄放
    2. 3.2 硬件设计流程
      1. 3.2.1 选择外部 MOSFET
      2. 3.2.2 电感器选型
      3. 3.2.3 超级电容器侧的电容器
      4. 3.2.4 升压输出电容器
      5. 3.2.5 环路补偿设计
      6. 3.2.6 关键注意事项
    3. 3.3 软件初始编程流程
  7. 4超级电容器能量建模基础与选型
    1. 4.1 放电曲线和截止电压
    2. 4.2 超级电容器放电能量建模
    3. 4.3 计算示例
    4. 4.4 超级电容器 Excel 计算工具
  8. 5超级电容器管理
    1. 5.1 使用 BQ76907-Q1 进行电压监测
    2. 5.2 使用 BQ76907-Q1 进行电芯均衡
      1. 5.2.1 均衡策略
      2. 5.2.2 I2C 实施
      3. 5.2.3 电芯均衡电流
      4. 5.2.4 低侧保护电路设计注意事项
    3. 5.3 超级电容器健康状态检测：TPS61383-Q1 和 BQ76907-Q1 组合解决方案
  9. 6控制单元和通信
    1. 6.1 控制单元设计注意事项
    2. 6.2 SBC 选择
  10. 7执行单元
    1. 7.1 电机驱动器结构
    2. 7.2 电机驱动器设计注意事项
  11. 8总结
  12. 9参考资料

5.1 使用 BQ76907-Q1 进行电压监测

BQ76907-Q1 电池监控 IC 集成了一个多路复用电压 ADC，用于以差分方式测量各个电芯的电压，通过片上校准处理结果，并通过 I²C 直接命令将每个结果显示为带符号的 16 位整数。ADC 在正常模式下运行连续 ADSCAN 循环。每个环路时隙宽度均可独立编程（366μs、732μs、1.46ms、2.93ms），以转换速度换取有效分辨率（13-16 位）。默认的电芯时隙宽度 2.93ms 可提供 16 位有效分辨率。在睡眠模式下，ADC 以可编程计时器间隔运行一次完整突发，然后进入空闲状态以节省功耗。以正常模式为例，本节介绍在固件中实现可靠电芯电压读数的基本步骤。

表 5-1 正常模式 ADSCAN 时隙分配（7 节电芯配置）
时隙 测量
0 电芯 1 电压 (VC1 − VC0)
1 电芯 2 电压 (VC2 − VC1)
2 电芯 3 电压 (VC3 − VC2)
3 电芯 4 电压 (VC4 − VC3)
4 电芯 5 电压 (VC5 − VC4)
5 电芯 6 电压 (VC6 − VC5)
6 电芯 7 电压 (VC7 − VC6)
7 共享时隙（轮换：TS、内部温度、堆栈、REG18、VSS）
  • 第 1 步：I2C 写入直接命令

所有电芯电压均以直接 I²C 命令的形式提供。每个命令占用两个连续的寄存器地址，其中包含以毫伏为单位的小端字节序有符号 16 位结果。低字节位于偶数（基址）地址；高字节位于奇数（基址+1）地址。

表 5-2 电芯电压直接命令
地址名称类型单位访问
0x14–0x15Cell 1 电压I2mVR
0x16–0x17Cell 2 电压I2mVR
0x18–0x19Cell 3 电压I2mVR
0x1A–0x1BCell 4 电压I2mVR
0x1C–0x1DCell 5 电压I2mVR
0x1E–0x1FCell 6 电压I2mVR
0x20–0x21Cell 7 电压I2mVR
0x26–0x27Stack VoltageU2mVR
  • 第 2 步：I2C 读取 ADC 数据

BQ76907-Q1 以小端顺序返回 16 位 ADC 数据。以电芯 1 电压为例。寄存器 0x14 保存位 [7:0] (LSB)；寄存器 0x15 保存位 [15:8] (MSB)。该值以毫伏为单位，因此无需缩放。负值（当电芯输入被驱动至略低于其基准电压，且未低于 −0.2V 下限时可能出现）以二进制补码编码。

表 5-3 电芯 1 电压：寄存器字节布局
寄存器字节角色位范围示例 (2700mV)十六进制值
0x14LSB（字节 0）位 [7:0]2700 = 0x0A8C0x8C
0x15MSB（字节 1）位 [15:8]2700 = 0x0A8C0x0A

因此，重建公式为：voltage_mV = int16_t((Byte 1 << 8) | Byte 0)

I²C 块读取的自动递增行为意味着，发出从地址 0x14 开始的 2 字节读取命令会先返回字节 0，然后自动返回字节 1，无需重新寻址。在使用之前，将拼接后的结果转换为 int16_t，以正确处理二进制补码符号。因此，读取电芯 1 的字节格式为：

电芯 1 的电压回读图 5-1 电芯 1 的电压回读
  • 多重读取：读回所有电芯：
对于 BQ76907-Q1，全部 7 个电芯电压占用地址 0x14-0x21 处的 14 个连续字节。这使用户能够通过从 0x14 开始的单次事务，使用多字节读取自动返回所有电芯电压：

电芯电压的多重读取图 5-2 电芯电压的多重读取