[参考译文] BQ34Z100EVM：我能否移除 Q4 MOSFET 并将电阻器接地

您好、Bhanu、

您可以这么做。 VEN 电路的目的是通过仅为了测量而将分压器打开来节省分压器的功耗。 不过、如果您这么做、用于驱动高侧 FET 栅极的分压器基本上没有作用。 您也可以移除 R2 $ R4分频器和短 Q5。 缺点是电池组上的电流消耗很小、但恒定。  

您没有提到用于稳压器的2N7002、但这些稳压器的 VDS 为60V、非常接近(建议保留一些余量)。 这就是我在上一篇关于电路板不是为此电压设计的文章中所说的。 可能有 FET 或电容器的额定电压不符合它们将看到的电压、在最坏的情况下、这可能会导致电池组中的接地短路。 最终由您的 EVM 进行修改、但我只想说明可能会造成严重损坏。   

无论如何、祝您好运。 如果您有与此相关的后续问题、您始终可以在同一主题上回复。

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

我四处看看、现在 FET 的供电情况真的很糟糕。 我很难找到任何引脚对引脚的替代产品。 遗憾的是、在这种更高的击穿电压下、大多数可用的 FET 都是功率 FET、而不是更适合此处的信号电平。  

看 Mouser、我运气更好。 您能看到 此筛选列表吗？ 这是针对 PMOS 的(很难找到 PMOS)、希望您可以在此列表中找到足够的 PMOS。

此外、也可以不使用这些 FET 中的任何一个。 问题是分压器始终处于激活状态、从电池汲取电流。 增加电阻会增加电压测量误差。 但是、如果您找不到器件、可能仍值得考虑。  

很抱歉、我无法提供更多帮助、但幸运的是找到了器件。 我建议查看 EVM 用户指南中的 BOM、以确保所有器件具有正确的额定值。

谢谢、

Alex M.

您好、Alexander、

      我注意到、数据表中提到我们需要 EV2300来与计算机连接。 该模块是绝对必要的、也可以在不使用 EV2300的情况下使用 EVM

谢谢

您好 Bhanu、

如果您参考二极管 D1和 D2、它们用于瞬态保护。 包括 ESD、但除 ESD 之外的任何过冲和下冲都可以通过齐纳二极管分流到接地。  

Regin 是器件的输入。 板上有一个"前置稳压器"、这基本上是一个低成本 LDO 电路。 请参阅数据表的第9节。 REGIN 应介于大约2.7V 和4.5V 之间。 如果您需要精度、可以选择使用高压 LDO 代替前置稳压器。 该电压恰好适合上拉电阻、因此我们使用了它。  

您可以使用 EV2400或 EV2300连接到计算机。 无论怎样、都必须至少使用一个 EV2400/EV2300对器件上的 CHEMID 进行编程。 当然、现场的单元只能由 MCU 运行。 因此、要使用 BQstudio、您需要 EV2400或 EV2300。

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

没问题、祝您设计顺利。 至于问题：

您确实需要在 REG25上使用一个电容器。 数据表的这一部分说明了建议的范围：

1μF、0.47 μ s 之间的任何位置都可以。 EVM 使用了1μF μ F 电容器。 如果没有该电容器、您可能会在某些条件下遇到掉电或复位、这将是一个主要问题。 此外、建议使用 一个0.1μF μ F 电容器。  

对于 R3和 R41、电阻器确实会将电流降至5mA 以下。

但是、根据电池组电压、它下降到大约3-4mA、这仍然是可以的。 对于这样的静态电流、节省每 mA 电流至关重要。 数据表建议使该值"尽可能高"、而不影响前置稳压器的性能。 在最小和最大堆叠电压下使用不同的值进行一些测试甚至是值得的、以了解可以获得的结果。

对于 R39和 R40、它们用于调整 BAT 和 Regin 之间的总电阻。 我建议在进行仿真之前使用您的确切设置对电路进行仿真、并了解其工作原理。 您不必使用此拓扑；您可以使用降压稳压器或 LDO。  您可以使用系统中可用的任何~3V 电压。 这只是为 EVM 的电池引脚供电的一种廉价方法、这不是一项要求。

感应电阻器连接开尔文、不承载太大的电流、因此布线不必非常宽。 如果您参考示例布局、您将看到布线不是很大。 更重要的是、它们采用差分、屏蔽噪声、并且长度大致相同。

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

很难判断布局、尤其是在这些近距离捕获的情况下。 关于网络连接、请参考以下示例布局：

在 VSS 上、有一个小连接器作为"网线"连接到数字接地。 这样做的原因是、它允许低电流数字接地与模拟接地上可能出现的较大噪声进行某种程度的隔离。 观察布局、可以看到网捆扎带似乎妨碍了电源路径和接地连接。 最终、这些节点始终是相同的。

我要说的是、重点是确保高电流路径具有尽可能最小的接地环路作为第一优先级。 模拟接地的网线主要是为了使数据表更加清晰、可以将它们直接连接到 BAT-、因为这会导致最小阻抗。  

至于感测连接、我建议将差分布线优先于匹配长度。 屏蔽路径免受噪声的影响(并通过差分布线使其消除)对于感测线路比阻抗更为重要。 长度上的微小差异并不那么重要。   

整体来看还可以。 我建议查看接地回路、判断所有主要电流路径的长度和宽度、并运用您的最佳判断。

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

很抱歉，他们都是连接的，而不是“隔离的”。 我的意思是、如果数字接地与 BAT 和模拟接地之间存在小连接、那么它的阻抗应该能够减少到达更敏感数字接地的噪声量。 但最终、理想情况下、它们都处于 BAT 的潜力中。 这只是人们喜欢做的一个小的优化。  

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

听起来正确、您可以参考 BQ40Z50等具有保护功能的驱动器、以了解其通常的连接方式。 还有低侧保护、它将使用 NMOS 阻止负端子连接到 PACK-、而不是连接到 BAT+的高侧。 我知道高侧通常是首选、因为它允许信号(I2C/SMBus)保持其接地基准、但它需要特殊的电路来驱动高侧 NMOS。

您能观看这些视频吗？

https://training.ti.com/special-design-considerations-large-battery-packs

https://training.ti.com/protections-high-cell-count-applications

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

没问题。 至于第一个问题、希望这有助于：

感测电阻路径应尽可能低阻抗、以实现最佳精度和电流处理。 因此、它应该能够很好地连接到 BAT -而无需经过网绑或类似的任何东西。  

关于保护、我建议开始新的主题、询问我们的保护器团队是否有任何建议。 他们应该能够为您的系统提供比我更好的建议。

至于齐纳二极管是否在2-3mA 下工作、很难说。 这肯定低于测试电流、但我不确定它一定会导致问题。 我建议尝试使用不同的电阻器来查看您可以使用的绝对最小电流是多少。 这样做是值得的、因为即使在静态电流中节省1-2mA 电流也会延长电池的使用寿命。  

此外、根据快速检查结果、列出的 FET 看起来不错-其参数非常接近2N7002。 最重要的一点是它具有较低的 Vgs 阈值。 如果它具有高 Vgs、则该电路不适用于5.6V 齐纳二极管。  

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

感谢您的分享。 我注意到的一件事是、您正在从 EVM 设计中复制大量内容。 这是可以的、但我不明白为什么您需要包含所有跳线来选择不同的电池组电压。 对于 EVM、我们提供了这些功能、以便用户可以轻松地将其与任何电池组配置配合使用。 但是、如果您的电压始终为13s、为什么要使用跳线将监测计设置为使用1s 配置/16V 分压器？

此外、如果您计划仅使用 I2C、则不需要包含 HDQ 线路(尽管它可以配置为警报、因此可能保留原样)。 我建议您再看一下、删除您不打算使用的 EVM 功能。 一种简单的检查方法是将数据表第1页上的简化版原理图交叉参考至 EVM 原理图。

此外、如果您的 PCB 制造商允许、您可以使用较小的通孔来实现散热。 这样做将使您能够放置具有更好连接/孔比的更高密度的通孔。 此外、我可能会被误解、因为它很难看到、但我认为很多这些过孔都没有连接到任何东西。 如果您在电源路径上使用了大量具有大孔的通孔、并且未连接到并行布线、则实际上会使布线变差。  

卸下所有 LED 功能/电路即可。 它们都是可选的。  

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

您是否100%确定这些器件已连接？ 顶部附近圈出的是接地以外的布线、如何将它们接地？

顶部附近的引脚看起来好像没有连接到任何设备。 如果过孔未连接到另一层上的随附迹线(同一节点/网的)、则不起作用。 由于放置过孔需要形成孔洞、因此会减小布线的有效宽度并增加电阻和电感。 我无法判断下方是否有另一条迹线、就像颜色一样。  

一般来说、很难查看布局、因为它需要很多时间、而且图像通常无法传达所有内容。 在我看来、NT2将 BAT-连接到"数字接地"、而 NT1将"数字接地"连接到"模拟接地"。 如果像这样进行级联，就会使网络联系的增加失败。 此外、我在这张图片中只能显示三层。 例如、BAT+通过过孔连接到什么？ 它是否连接到 VCC 平面？  

我认为问题的根源是、这里有太多不同的标签意味着相同的东西。 模拟接地、BAT-和 S+完全相同、应直接连接。 数字接地也是相同的节点、但如果您想关注 EVM、则只能通过小网带进行连接。 S-/PACK-是不同的节点。 如果一切如您所说都接地、您实际上会短接感应电阻器。  

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

好的、我没有意识到 VCC 层上有额外的平面。 我认为 VCC 层意味着整个层是 BAT+或类似的东西。 平面看起来正常、应该正常。 就像您说的、它们没有接地并有间隙。

至于网络连接、它们看起来不错、不会引起任何问题。  

抱歉出现错误警报、设计很幸运。

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

不会出现短路、您的 PCB 软件将不允许短路。 无论进行何种规则检查、也会发现该问题、因此没关系。 为了提供保护、我认为您可以使用以下类似方法：

https://www.ti.com/product/BQ76200 

https://www.ti.com/product/BQ2973 、如果您将输入降低到1s 电平、您也可以将其用于低侧 NMOS、尽管我不确定这是否正常

https://www.ti.com/product/LM5060 或 PMOS 解决方案可能起作用

最终取决于您需要什么保护。 像保险丝一样简单的器件可以工作、但不允许使用可配置的充电/放电控制。 但是、您甚至可能不需要它。 您可以在 E2E 上咨询其中一个器件、他们可以告诉您它是否适用于您的系统。  

至于如何判断哪些布线具有高功率、您只需根据功能了解即可。 我在线程中的早期绘制了主电源路径、这是需要达到最大宽度的最高功率迹线。

在您的案例中、该环路是最关键的环路。  

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

如果您只是进行评估、电位器就可以正常工作。 这可能是最终产品的一个坏主意、因为正常电阻器更精确、更便宜。 连接到 NT2的布线很好、顺便说一下、从 S+到 NT2的小布线也是该连接的一部分。 对于宽度或类似的任何内容、都没有确切的指导。 它将产生非常小的影响。

电流将流过此处所示的电源路径。 您列出的 FET 与该路径并联、而不是串联、因此它们不会看到大电流。 它们将消耗一些电流、您可以计算这些电流。 916.5kΩ、假设电池组电压为60V 且配置与数据表相同、则 Q5将看到60V/μ s = 65μA μ s。 REGIN 的作用类似于恒流负载、根据数据表消耗大约140μA μ A 的电流。  

因此负载消耗的电流对这些电路将看到的电流没有影响。  

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

您连接到器件的感应电阻器的哪一侧无关紧要。 如果您连接到 BAT -由于感测上没有压降、因此您将获得更稳定的接地和更准确的测量值。 如果您将其连接到 PACK、您将能够"查看"此器件使用的电流、因为环路将流经感应电阻器。 通常情况下、保护器连接到 BAT -就像您在图片中绘制的那样。  

您不需要更改任何有关接地方式的信息；它们似乎已正确连接、如您的工程图所示。  

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

我会将其连接到模拟接地。 灌电流看起来可以达到80mA、这对于数字来说是相当高的。 此外、为了获得最佳精度、您将希望它具有来自电池组的低阻抗。 我将仅为示例原理图中已显示的连接数字接地保留数字接地；连接到感应电阻器或通信线路的迹线、这些迹线甚至可能受到接地中少量噪声的干扰。

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

我不是这方面的专家。 它是基于硬件的保护器、通常比基于固件的保护器更快。 在数据表中、它有一个专门用于计时器引脚的整个部分、用于控制检测故障和关闭 FET 之间的延迟。  

此外、保护器的目的不是保护 IC、而是保护电池组。 例如、如果您的充电器出现问题、并且尝试对电池组进行过度充电、则保护器可以自动断开电池连接、并在最坏的情况下防止损坏电池甚至发生火灾。

此外、这是一个单 FET 驱动器、而不是像其他一些驱动器那样的背靠背负载开关驱动器。 请记住、在这种情况下、电流将能够流过 FET 的体二极管。 当人们使用类似的东西时、它通常仅用于充电控制。 从技术上讲、该器件不是专门针对电池组设计的、因此请记住这一点。

谢谢、

Alex M.

您好 Bhanu、

这种连接方式应与最后一种连接方式相同。 这个看起来会灌入更多电流、因此应该将其连接到大型模拟接地层。 无论如何、这条线程会变得很长、并且有很多问题。 请尝试启动新主题帖以获取新问题、以帮助其他人搜索这些问题。 此外、请尝试保留此处与 BQ34Z100相关的问题。 像这个 LM5069这样的器件属于 TI 的一个完全不同的组、我对它的了解不够。  

谢谢、

Alex M.

您好、Alexander、

感谢您的帮助，直到现在，它确实帮助了我。 如果我有任何新问题、我将开始 新的主题。

谢谢

您好 Bhanu、

差距并不是真正的问题。 接地平面确实增加了屏蔽、并且在缝隙中不会接收到那么多的屏蔽、但它仍然是一个极小的暴露区域。 如果附近有一个非常嘈杂的平面/布线、您需要屏蔽、我会感到担心、但我不相信有。  

与 IC 一样、这些走线的任何噪声耦合对于您的接地平面而言都很小。 同样、它应该几乎没有影响。 如果您担心、您似乎可以移动平面以消除它。 在具有高压摆率的迹线上、如天线/RF 电路和电源电路、这类问题更加明显。  

谢谢、

Alex M.