TIDA-010208

具有精确电池测量和高侧 MOSFET 控制功能的 10 节至 16 节串联电池包参考设计

设计文件

TIDA-010208

设计文件

概述

此参考设计是一款待机和运输模式电流消耗低、电芯电压精度高的 10-16 芯串联锂离子、磷酸铁锂电池组设计。它能够非常精确地监控各电芯的电压和温度、电池包电流和 MOSFET 温度，并防止锂离子、磷酸铁锂电池包出现电芯过压、欠压、过热和充放电过流以及放电短路现象。采用高侧 N 沟道 MOSFET 架构，具有强大的驱动开关能力。利用高效的辅助电源策略，此参考设计可实现 100μA 待机功耗和 10μA 运输模式功耗，因此能够节省更多能源并实现更长的运输时间和空闲时间。借助上述特性，此参考设计非常适用于电动自行车和电动踏板车电池包应用。

特性

超低的电流消耗：
- 待机模式下的典型值为 100μA
- 运输模式下的典型值为 10μA
电芯电压精度高，无需校准：
- 25°C 下为 ±5mV；0°C 至 60°C 下为 ±10mV
- –40°C 至 85°C 下为 ±15mV
提供可靠的电芯保护，包括：
- 一级保护：电芯过压、欠压、双电平过流放电、过流充电、放电短路和过热
- 二级保护：电芯过压、欠压和过热
其他系统保护特性，包括：电池开路和主机看门狗热管理
反向充电器和电池包侧高电压保护
高侧 N 沟道 MOSFET 和强大的驱动能力

Data center

模拟控制型 BBU

工业

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设计文件和产品

设计文件

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设计指南 — TIDA-010208

ZHCU756.null (null KB)

参考设计概述和经过验证的性能测试数据

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Assembly drawing — TIDA-010208

TIDM790.PDF (490 KB)

元件放置方式设计布局的详细原理图

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Bill of materials (BOM) — TIDA-010208

TIDM789.PDF (179 KB)

设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

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CAD/CAE symbol — TIDA-010208

TIDM792.ZIP (2506 KB)

IC 元件的 3D 模型和 2D 图纸使用的文件

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Gerber file — TIDA-010208

TIDCFZ2.ZIP (1635 KB)

包含设计 PCB 物理板层信息的设计文件

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PCB layout — TIDA-010208

TIDM791.PDF (1921 KB)

用于生成 PCB 设计布局的 PCB 层图文件

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Schematic — TIDA-010208

TIDM788.PDF (714 KB)

设计布局和元件的详细原理图

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

CAN 收发器

TCAN1044V — 具有待机模式、1.8V IO 支持和故障保护功能的高速 CAN FD 收发器

数据表: PDF | HTML

线性和低压降 (LDO) 稳压器

TLV704 — 150mA、24V、超低 IQ、低压降 (LDO) 稳压器

数据表: PDF | HTML

Low-power MCUs

MSP430FR2155 — 具有 32KB FRAM、4KB SRAM、比较器、12 位 ADC、UART/SPI/I2C 和计时器的 24MHz MCU

数据表: PDF | HTML

热敏电阻

TMP61 — 采用 0402、0603/0805 和通孔封装的 1%、10kΩ 线性热敏电阻

数据表: PDF | HTML

MOSFET

CSD19536KTT — 采用 D2PAK 封装的单路、2.4mΩ、100V、N 沟道 NexFET™ 功率 MOSFET

数据表: PDF | HTML

CAN 收发器

TCAN1042HV — 具有灵活数据速率的故障保护 CAN 收发器

数据表: PDF | HTML

DC/DC converters

LM5163 — 具有超低 IQ 的 100V 输入、0.5A 同步降压直流/直流转换器

数据表: PDF | HTML

电池保护器

BQ77216 — 具有内部延迟计时器、适用于 3 节至 16 节串联锂离子电池的电压和温度保护器

数据表: PDF | HTML

电池监测器和平衡器

BQ76952 — 适用于锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂电池的 3 节至 16 节串联高精度电池监控器和保护器

数据表: PDF | HTML

开始开发

硬件开发

评估板

BQ77216EVM — 3 节至 16 节锂离子电池的电压和温度保护器评估模块

此参考设计是一款待机和运输模式电流消耗低、电芯电压精度高的 10-16 芯串联锂离子、磷酸铁锂电池组设计。它能够非常精确地监控各电芯的电压和温度、电池包电流和 MOSFET 温度，并防止锂离子、磷酸铁锂电池包出现电芯过压、欠压、过热和充放电过流以及放电短路现象。采用高侧 N 沟道 MOSFET 架构，具有强大的驱动开关能力。利用高效的辅助电源策略，此参考设计可实现 100μA 待机功耗和 10μA 运输模式功耗，因此能够节省更多能源并实现更长的运输时间和空闲时间。借助上述特性，此参考设计非常适用于电动自行车和电动踏板车电池包应用。

EVM用户指南: PDF

支持的产品和硬件

硬件开发

参考设计

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*	设计指南	具有精确电芯测量和高侧 MOSFET 控制功能的 10 至 16 芯串联电池组参考设计		英语版	PDF \| HTML	2020-11-9
	应用手册	常见的电动两轮车BMS架构				2022-6-29

TIDA-010208

具有精确电池测量和高侧 MOSFET 控制功能的 10 节至 16 节串联电池包参考设计

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特性

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TCAN1044V — 具有待机模式、1.8V IO 支持和故障保护功能的高速 CAN FD 收发器

TLV704 — 150mA、24V、超低 IQ、低压降 (LDO) 稳压器

MSP430FR2155 — 具有 32KB FRAM、4KB SRAM、比较器、12 位 ADC、UART/SPI/I2C 和计时器的 24MHz MCU

TMP61 — 采用 0402、0603/0805 和通孔封装的 1%、10kΩ 线性热敏电阻

CSD19536KTT — 采用 D2PAK 封装的单路、2.4mΩ、100V、N 沟道 NexFET™ 功率 MOSFET

TCAN1042HV — 具有灵活数据速率的故障保护 CAN 收发器

LM5163 — 具有超低 IQ 的 100V 输入、0.5A 同步降压直流/直流转换器

BQ77216 — 具有内部延迟计时器、适用于 3 节至 16 节串联锂离子电池的电压和温度保护器

BQ76952 — 适用于锂离子、锂聚合物和磷酸铁锂电池的 3 节至 16 节串联高精度电池监控器和保护器

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