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[参考译文] TPS25946:TPS25946–控制型电池热插拔、可在 2 个 LiPo 2S 电池包之间实现平衡

Guru**** 2448780 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ25756E, TPS25946, TPS25948, BQ25756

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/1548548/tps25946-tps25946-controlled-battery-hot-plug-with-balancing-between-2-lipo-2s-packs

器件型号:TPS25946
主题中讨论的其他器件:BQ25756ETPS25948BQ25756

工具/软件:

您好:

我正在寻找一种可靠的解决方案、 在使用单个 TPS25730S + BQ25756E 充电器的系统中并联两个 Lipo 2S 7500mA 电池包、每个电池包都有自己的集成 BMS、充电 电流为 3.75A (0.5 C)。

在某些情况下、可能会热插拔另一个相同的电池包以延长运行时间。
但是、终端用户无法在连接两节电池之前手动平衡这两节电池、这可能会导致几百毫伏的电压差。 连接并平衡后、两个电池包都需要充电。

考虑的解决方案:

  1. 直接并联连接、但由于电池包之间可能存在较高的平衡电流、因此风险会过高。
  2. 连接前的受控平衡电路
    • 测量两个电池组之间的 ΔV μ m;
    • 如果 ΔV > 100mV 、则激活限流平衡路径;
    • 电压足够接近(ΔV μ V <阈值)后、通过 TPS25946 连接第二个电池包。
  3. 两个电池之间的双向转换器、然后再并联。 有源解决方案在技术上很有趣、但对于我的 PCB 限制而言太笨重。
  4. 将电池 2 连接到充电器的输入端。 可行、但除非在电池 1 之后添加第二个充电路径、否则电池 2 不会充电、这与解决方案 2 相比、会使架构变得过复杂。

目前正在考虑的架构:

在建立并联连接之前采取受控被动平衡步骤、尽管我对这种方法的效率有点担心。

在此设置中:

  • 只要电池组不平衡、电池 2 TPS 开关就会保持关闭状态。 (充电受阻,但可接受);
  • 电池 1 的 TPS 主要用作浪涌限制器并提供 UV /OV/OC 保护。

我还考虑了一种替代方案、即通过充电量较高的电池单独为系统供电、直到电压足够接近、从而安全地并联这两个电池。


这将避免被动平衡、但实施起来似乎更复杂、尤其是在过渡阶段。

我希望获得有关这些方法可行性的技术反馈、在应对类似挑战时可能积累的任何经验或见解、并在您认为我当前的选择可以得到改进时提供有关 TI 器件的建议。

我还想知道我是否过于复杂的问题,如果一个更简单的解决方案就足够了。

我还没有敲定本节的原理图、但我仍在探索可行的架构和合适的元件。

我已经开始使用 TPS25946、并对 OUT 和 IN 引脚之间并联的二极管和电阻器有疑问。 我相信我了解了它们在反向条件下(例如在我的案例中充电期间)启用电路的目的。 不过、在我的设置中、电路总是由电池供电、因此我想知道这些元件是否具有任何其他功能或保护、或者是否可以省略它们?

提前感谢您的帮助。

Valentin。

  • 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。

    尊敬的 Valentin:

    [引用 userid=“493855" url="“ url="~“~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1548548/tps25946-tps25946-controlled-battery-hot-plug-with-balancing-between-2-lipo-2s-packs ]我已经开始使用 TPS25946、并对 OUT 和 IN 引脚之间并联的二极管和电阻器有疑问。 我相信我了解了它们在反向条件下(例如在我的案例中充电期间)启用电路的目的。 但是、在我的设置中、电路始终由电池供电、因此我想知道这些元件是否提供任何其他功能或保护、或者是否可以省略它们?

    本例中放置了这些电阻器和二极管、以便在器件关断时允许电流流动、并最终打开电子保险丝 (Vin > 2.7V)、以便器件的内部路径可以允许电流流动。 该器件在关断时不提供双向路径、因此需要此系统权变措施。 在您的设置中、它始终处于开启状态、因此不需要这些功能。 它们在其他功能或保护方面没有任何作用。 它们可以省略。

    有关您正在考虑的系统架构的其他问题。 让我检查一下、然后返回给您。

    此致、
    Arush

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    尊敬的 Valentin:

    我和我的同事讨论了这个问题、我们提出了一个更好的解决方案。

    [引述 userid=“493855" url="“ url="~“~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1548548/tps25946-tps25946-controlled-battery-hot-plug-with-balancing-between-2-lipo-2s-packs

    测量。

    [/报价]

    我建议使用类似类型的架构、即无需使用限流电池平衡路径、而是使用 TPS25948 而不是 TPS25946。  

    需要为电池充电时、请禁用 TPS25948 的 RCB 以允许充电。 放电时、启用至电子保险丝的 RCB。 这将确保仅连接一个电压较高的电池、直到两个电池由于系统负载而自动达到平衡、然后两个电池将同时导通。  

    您能告诉我您的终端应用吗? 如果是汽车级、由于 TPS25948 采用的 WCSP 封装、我不推荐使用 TPS25948。  

    此致、
    Arush

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    尊敬的 Arush:

    感谢您的详细建议。

    您使用 TPS25948 的方法比我最初考虑的方法更加巧妙、感谢您对 RCB 引脚行为的澄清。 这是一个非汽车项目、因此 WCSP 封装正常。

    我已经开始使用此器件调整我的原理图了。 放电行为很明显、您提出的解决方案适合该用例。

    然而、我仍在评估充电期间控制 RCB 引脚的最佳方法。 我目前正在探索几个选项、感谢您的意见。

    一种思路是使用 BQ25756E 充电器的 PG 引脚来驱动 RCB。 但是、如数据表的图 9-3 所示、 电缆插入和实际充电开始之间存在~180ms 的延迟。
    如果两个电池之间的电压差很大、我不确定此延迟是否可以接受。
     我担心 TPS 电子保险丝可能会在该时间段内由于平衡电流较高而触发故障。

    我考虑的另一种选择是依赖于充电器的 STAT1/STAT2 逻辑。 如果我检测到 STAT1 =高电平且 STAT2 =低电平、则可以将其用作指示器、以将 RCB 置为无效并允许平衡。
    但如果在两个电池输入上都置位 RCB、我不确定充电器是否会进入“充电“状态。 BQ25756E 是否需要在这些状态信号变为有效之前流动电流? 或者、即使 RCB 在启动时仍阻止反向电流、充电器是否会正确检测并报告“正在充电“?

    再次感谢您的支持和时间、我觉得这种架构几乎可以完全发挥作用、我只是想确保最终行为稳健。

    此致、
    Valentin。

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    尊敬的 Valentin:

    一种思路是使用 BQ25756E 充电器的 PG 引脚来驱动 RCB。 但是、如数据表的图 9-3 所示、 电缆插入和实际充电开始之间存在~180ms 的延迟。
    如果两个电池之间的电压差很大、我不确定此延迟是否可以接受。
     我担心 TPS 电子保险丝可能会在该时间窗口内由于平衡电流较高而触发故障。[/报价]

    我查看了 BQ 器件数据表、这看起来确实是一个问题。

    我考虑的另一个选项是依赖充电器的 STAT1/STAT2 逻辑。 如果我检测到 STAT1 =高电平且 STAT2 =低电平、则可以将其用作指示器、以将 RCB 置为无效并允许平衡。
    但如果在两个电池输入上都置位 RCB、我不确定充电器是否会进入“充电“状态。 BQ25756E 是否需要在这些状态信号变为有效之前流动电流? 或者、即使 RCB 在启动时仍阻止反向电流、充电器是否会正确检测并报告“正在充电“?

    我来添加我支持此 BQ 器件的同事。 他是该器件的专家。

    此外、如果您考虑使用顺序充电和检测 STAT 引脚来检测正在充电和充电完成状态、并控制 RCB1 和 RCB2 引脚。  

    此致、
    Arush

    [/quote]
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    尊敬的 Arush:

    谢谢你让我进来!

    Valentin、

    我不完全了解 BQ25756E 具体需要发生什么的时间。 我刚刚 PG 在我们的 EVM 上捕获了 BQ25756 的 STAT1、STAT2 和/EVM 引脚的屏幕截图:

      

    此处需要注意的是、电流不是 STAT1 为低电平且 STAT2 为高电平的必要条件、而是转换器的切换。

    如果充电过程需要与我们的数字引脚完美搭配、我认为使用 STAT1 和 STAT2 是可行的。 但是、STAT1 为高电平且 STAT2 为低电平表示充电已完成。

    这些屏幕截图能回答您的问题吗?

    此致、
    Michael