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[参考译文] BQ76952:BQ76952在16S LFP 电池包中过热和关断

Guru**** 2390340 points
Other Parts Discussed in Thread: TIDA-010247, TIDA-010208, BQ76952
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1500719/bq76952-bq76952-overheating-and-shutdown-in-16s-lfp-battery-pack

器件型号:BQ76952
主题中讨论的其他器件:TIDA-010208、TIDA-010247

工具/软件:

尊敬的 TI 团队:

  LiFePO₄开发了由16节  串联电池(3.2V、每个100Ah)组成的电池组的 PCB BMS、总电压为51.2V 。我们的 PCB 设计基于高侧参考设计 TIDA-010208。

在我们的设置中、BQ76952配置为从器件、与 STM32F4微控制器作为主器件进行连接。 我们遇到的问题是、在充电和放电运行期间(高达25A )、BQ76952 IC 会过热并最终进入 SHUTDOWN 模式。 冷却大约3分钟后、器件会在复位关断后恢复运行。

我们随附了原理图供您参考。 您能否帮助我们确定过热的根本原因并帮助我们解决此问题?

感谢您的支持。

此致、

Oussama.D.


e2e.ti.com/.../BMS_5F00_BQ76952_5F00_16cells.pdf

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    尊敬的 Oussama:

    我看到您有12线对背对背 MOSFET。 也许您可以尝试将 C1增加到2.2uF。  

    您是否测试了 R3、R1和 R2上的电流? 您是否打开了电芯均衡?  

    BRS

    KIAN

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    您好:Kian、

    我们将 C1值更改为2.2 µF、但问题仍然存在。

    我们尚未能够测试 R3和 R2上的电流、但我们计划明天测试。

    此外、我们在此阶段尚未启用电芯平衡—这可能会导致该问题吗?

    此致、

    乌萨马

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    您好:Kian、

    电阻器两端的电压如下:

    R1:249 Ω  Vmesured:51.3 V  Icalculated:0.206 A

    R2:100 Ω  Vmesured: 5.9  V  Icalculated:0.059 A

    R3:100 Ω  Vmesured:51.7 V  Icalculated:0.517 A

    此致、

    乌萨马

     

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    尊敬的 Oussama:

    电源电流看起来都正常。

    此外、我们在此阶段还没有启用电芯平衡—这是否会导致问题?

    相反、启用 CB 会加热器件。 这不是问题。

    BQ 被环绕电路加热。 您有热像图吗?

    BRS

    KIAN

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    您好:Kian、

    我们可以确定 BQ76952的温度已超过100°C、目前我正在等待通过热像仪进行确认。

    我们还观察到分流电阻器(BVT-M-R001-1.0)上出现了显著的发热情况。
    为了缓解这种情况、我们并联了四个以上的分流电阻器、但过热问题仍然存在、分流电阻器和 BQ76952都会持续升温。

    在调试过程中、我们收到了过流警告消息。

    您能否就可能的原因和建议的解决方案提供建议?

    亲切地说、

    Oussama.D.

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    尊敬的 Oussama:

    您有这个6W 分流器、该分流器不应太热、因为它在25A 放电电流下只有0.625W 的功率损耗。 您检查了布局吗? 是否在分流器周围放置足够大的覆铜来进行冷却?  

    我建议您使用直流电源来仿真电流、以便独立测试分流电阻器的温升(此时关闭 BQ76952电源)。 因此、您可以观察 BQ76952是否被分流器加热。

    如以下设置所示、您只需在 BAT-和 PACK-之间连接仿真负载即可模拟25A 放电电流。

    BRS

    KIAN

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    您好:Kian、

    我们在其中进行了一项测试、并进行了联网测试 P+和 BAT+一起工作 、保持 B 和 P 相同 、并删除所有电池连接—有效地使 BQ76952不通电。

    然后、我们在执行了放电测试 25A. 、并观察到两个的温度 分流电阻器 BQ76952 急剧增加。

    由此、我们怀疑电流在此之间流动 SRN 和 SRP 、这可能会导致发热问题。

    此外、我们还认为该问题可能与有关 PCB 布局 。 我附上了3D 和2D 布局图像供您参考。

    您能否查看并分享您的建议?

    再次感谢您的支持。

    此致、

    Oussama.D.

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    尊敬的 Oussama:

    请联系我。 我无法想象。 我意味着您只需要使用直流电源在分流电阻器上施加电流。

    我们在连接的地方进行了一项测试 P+和 BAT+一起工作 、保持 B 和 P 相同 、并删除所有电池连接—有效地使 BQ76952不通电。

    我必须说您的布局很差。 我假设您的电阻器尺寸为0603。 然后、分流器周围的覆铜只有4mm x 4mm 的有效冷却面积。 只有顶层铜吗? 我在上面没有看到任何过孔。  

    电流是否如下所示? 如果是这样、您会在开始和结束时使用非常薄的铜。

    此外、建议对 SRP/SRN 接线进行开尔文连接。  

    这里的虚线是什么? 是铜吗?  

    由此、我们怀疑电流在两端之间流动 SRN 和 SRP 、这可能会导致加热问题。

    由于 SRN 和 SRP 是高阻抗电压测量引脚、因此不会有电流流入。

    BRS

    KIAN

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    您好:Kian、

    我们隔离 BQ76952、使用了同一个 PCB 进行了新的测试。 我们如下图所示连接了 IC、并且仅通过分流电阻器传递电压。 我们观察到电阻器显著升温。

    您提到:

    "我想说您的布局不佳。 我假设您的电阻器尺寸为0603。 然后、分流器周围的覆铜只有4mm x 4mm 的有效冷却面积。 只有顶层铜吗? 我看不到上面有任何过孔。"

    澄清:

    • 除分流电阻器(1206)外、板上的所有电阻器均为0603。

    • 正确答案是肯定的、尽管我们有底部铜层、但分流器区域周围没有很多过孔。

    您还指出:

    "建议对 SRP/SRN 接线进行开尔文连接。"

    我们承认这一点、并将在下一个 PCB 版本中包含适当的开尔文检测。

    电流如下所示:  

    关于您的最后一个问题:

    "这里的虚线是什么? 是铜缆吗?"

    不、这只是一个 Keepout 可防止 BQ76952附近出现覆铜。

    我们感谢您的反馈、并致力于相应地改进布局。 如果您有任何其他建议、请告知我们。

    您能否帮助估算出本案例中所需分流电阻器的理想数量和尺寸?
    此外、如果有任何工具可用于计算或仿真这种情况下的电流、功率耗散或热行为、我非常感谢您提供建议。

    此致、

    Oussama.D.

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    尊敬的 Oussama:

    除分流电阻器(1206)外、电路板上的所有电阻器均为0603。

    我看到你使用的分流器-- BVT-M-R001-1.0的尺寸是2512、为什么你说它是1206?

    您是正确的-尽管我们有底部铜层、但我们在分流器区域周围没有很多过孔。

    应放置更多过孔进行冷却并增加铜面积。  

    当前流程如下:
     

    这不是充电电流路径。 它是 BQ76952电流 ADC 电压测量环路。

    您能帮助估算本例中所需分流电阻的最佳数量和尺寸吗?

    如前所述、 BVT-M-R001-1.0是一款1M Ω、6W 分流电阻器、在施加25A 最大电流时、其上的功率损耗将为25^2 * 1M Ω= 0.625W。 此分流电阻器可在系统中使用、但需要修改布局。 可以参考 TIDA-010247布局。 您可以在 TI.com 上找到它。  

    BRS

    KIAN

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    您好:Kian、

    我们已经提供了热像图。 分流电阻器不是唯一的热量源;BQ76952的16节电芯轨道和 CP 引脚也会快速升温、达到高达100 °C 的温度 。

    我附上了热像图、以突出显示测试过程中观察到的关键热点。
    请注意、该测试是在放电条件下进行的:50伏时为25安培。 cell16中的轮距为0.5 毫米。   e2e.ti.com/.../2025_2D00_06_2D00_02_2D00_09_2D00_06_2D00_28.mp4

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    尊敬的 Oussama:

    感谢您的更新。  

    在我的 PC 上看不到视频。 该区域似乎被背面的部件加热。 是否有充电/放电 FET?  

    我看到您提到过16芯片有一个0.5mm 的引线。 是连接到 BQ Cell16和 BAT 引脚的布线。 如果是、则0.5mm/20mil 可以正常。 您应记住、不应将此布线用作放电电流路径。 通常、电池正极端子上有两条单独的迹线、一条用于为 BQ 供电、另一条是用于充电/放电的电源迹线。

    BRS

    KIAN