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[参考译文] BQ769142：15A 测试中的 BMS 复位问题

admin
Guru**** 2510095 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ769142

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/1031016/bq769142-bms-reset-problem-in-15a-test

器件型号：BQ769142

您好！

我已经对 BMS 卡上的48V 踏板车电池进行了15A 测试。 客户需要15分钟的测试。 在最初几分钟内一切似乎都正常(FET 温度稳定在78度、MCU UART 连接显示 BMS 工作正常)。 大约5分钟后、电池电压开始从45V 下降到35V。 然后、突然从 MCU 消息中发出、并且未遵循我的 CUV 安全阈值、 我注意到 BMS 已恢复默认设置(而不是我在启动时使用 CPU 写入的设置)。 BMS 似乎处于复位环路中、因为 MCU 偶尔会读取奇怪的数字。 REG1/2上的 CPU 未复位(可能是由于我放置在 REG1/2上的47uF 电容、在 BMS 复位时使 CPU 保持活动状态、或者通过 UART 连接从 PC 获得电源...)。 我继续进行测试、系统仍然稳定、但2分钟后、DSG FET 的温度突然达到200度、并烧坏了。  我的卡上的 BMS 似乎存在噪声或瞬态问题。

1 -我想提高 BMS 的稳定性。 我已经学习过其他主题、并执行了以下操作：

 我的整个接地都在负载侧。 我交换了 Bat-和 Load-以在 Bat-侧接地(加上 PCB 上的一些必要更改、如 swaping SRP 和 SRN...)

-在 SRP/SRN 上添加两个100nF 至 GND。

-添加一些大电容器：REG2上的47uF 电容器、除 MCU 电源外、REGIN 附近 BJT 的集电极上也有相同的电容器。

但不知道以下更改是否正常：

-在 BMS 的 BAT 引脚上添加一个喉电容器(这会有危险吗？ 如果 BAT 下降、但电荷泵保持高电平...)

-与参考原理图相同、负载侧不是两个100nF、而是在 Bat+/Bat-和 Load+/Load-侧添加了大约数百 uF。

2 - DSG FET 烧坏的原因可能是什么、而 CHG 未烧坏、温度也不高。 可能与缓慢关断相关？ (我在栅极上有常见的5.1K)。

非常感谢您的支持

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    TI__Guru**** 2510095 points
    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。

    您好、Hamzeh、

    2.对于负载电流、如果 CHG 和 DSG 的驱动电压降至 BAT 电压、则充电 FET 将成为二极管。  如果它(或者如果您有多个并联)在15A 电流下具有1V 压降、则会耗散15W 功率。  不过、放电 FET 将作为源极跟随器运行、并继续提供电流、但压降约为 VGSth。  因此、如果 FET 的 VGSh 为3V、15A 将提供45W 的功率、耗散功率大幅增加、FET 的发热增加、放电 FET 燃烧的机会也会增加。

    SRP 和 SRN 上的大瞬态已知会导致复位。 这些引脚上的100nF 电容以及将 GND 移动到感测电阻的 SRP (BAT-)侧、应最大限度地减少发生这些情况的可能性。  电容器会降低一些电流响应的速度。

    REG2上的47uF 应该可以、斜升需要一些时间。  NPN 集电极上的47uF 也应该正常、因为它未进行调节。  Regin 应该具有22nF 的电容、因为这对于稳压器的响应很重要。

     对于 BQ769142电路、电池电压噪声过大可能是一个问题。  CHG 和 DSG FET 驱动信号以滤波后的 BAT 引脚为基准、如果电池电压稳定、该引脚将表示 BAT+电压和 FET 源电压。  如果电池无法支持电流、并且其电压显著下降、FET 上的栅极源齐纳二极管将开始导通、并从电荷泵电容(CP1引脚)(这是 CHG 和 DSG 的电源)中拉出过多电流。  如果该电压下拉、当电池电压恢复到标称电平时、FET 栅极的驱动电压会更低。

    例如、如果在电机的 PWM 快速关闭负载后电池电压具有电感响应、则 BAT+电压可能具有较大的尖峰。  阻断二极管和 BAT 引脚滤波电容将充当峰值检测器、并可在瞬态消失后将 BAT 保持在高于 BAT+标称值的水平上。 这会将 CHG 和 DSG 的电压升高到 FET 栅极以上。  如果电压再次发生足够的变化、齐纳二极管可能会拉低电荷泵电压、从而降低 FET 的栅极驱动能力。  如果这变得显著、可能会导致放电 FET 加热的情况出现#2等。

    根据您的描述、系统在出现问题之前似乎运行良好了一段时间。  您可能会查看波形、或者您可能已经有了波形、以查看在运行期间可能发生了哪些变化。  

    BAT 引脚上的较大电容器可能不起作用。  考虑较大的 CP1电容器是否可能在电荷泵电压变化较少的情况下从 BAT 滤波电容器中拉出电流。  

    如果电池电压下降、请确保电池容量和电流大小适合负载。  如果 BAT+电压明显过冲、这可能由 PWM 开关速率或缓冲开关源上的电流控制。  电池设计人员的电池设计工具。 电机控制器电路应包含足够的电容 、以将其电流需求降低到可接受的水平、如果不在电机控制器中、则可能需要处于电池中。

    2系列100 nF PACK+至 PACK-用于在 PACK 端子之间提供 ESD 路径。  使用2个电容器、以便单个电容器中的故障不会使输出短路。  对于电容器而言、这是一个很好的位置、可用于缓解电池所需的大电流尖峰、而不是允许它们从电池中汲取。  BAT+到 BAT-上的电容器也可以调节电池的电流、以避免出现较大的电压瞬变。  在 BMS 电路的电池侧、如果这是设计的一项功能、电容器还将在 SCD 期间调节放电 FET 快速关断导致的电池响应。  BMS 不会测量电容器中的任何泄漏电流、并通过组件故障分析计划放置任何必要的保险丝。

    希望这对您有所帮助。

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    TI__Guru**** 2510095 points
    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。

    感谢 Willy 的全面回复、
    我应用了大多数电路修改、并成功进行了15A-30min 测试。 关于电池电压变化、可接受的速度是多少？
    -我想在放电/充电期间快速但仍正常下降/增加(例如1V/秒)应该是可以的、对吧？ 电荷泵电路是否会遵循此变化速率？ 当电池压降时、尽管 BAT+引脚上有二极管、电荷泵仍需要恒定电源、并应在一段时间后随压降变化。
    －据我所知，电池压降过快是可以的。 栅极齐纳二极管保护 CHG FET、同时仍使 FET 保持强导通。
    -电池增加过快可能会导致电荷泵降低、FET 弱电并导致发热危险。 但是、如果电池电量增加是由于电池关断时的电感效应引起的、因为 FET 已经关断、我想这应该还可以。 但是、如果快速下降是由于电池上的负噪声导致的、正如您所注意到的、它会耗尽电荷泵(有一段时间吗？) 并在电池电压恢复时导致 FET 弱导通。

    在此测试中、负载是电阻负载。 我还将在 BAT 侧放置一个~50uF 电容器、在负载侧放置一个电容器以降低可能的噪声、并将使用实际电机进行测试。 但是、我担心每次放电都不会看到大电容器的短路效应。

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    TI__Guru**** 2510095 points
    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。

    您好、Hamzeh、

    我们真的不知道可接受的速度有多快、这是一个会受到电池、互连和负载影响的系统行为问题。

    SCD 的快速电池压降是可以的、因为该部件会提供保护、需要一些时间才能恢复。  如果负载是重复的并且刚好小于 SCD、则可能是电荷泵下拉的问题、并且可能是由来自几乎 SCD 的电感响应引起的。

    是的、预放电功能可避免涌入电容负载的浪涌电流、它通过您选择的预放电电阻器来限制电流。

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    TI__Guru**** 2510095 points
    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。

    您好、Hamzeh、

    我们真的不知道可接受的速度有多快、这是一个会受到电池、互连和负载影响的系统行为问题。

    SCD 的快速电池压降是可以的、因为该部件会提供保护、需要一些时间才能恢复。  如果负载是重复的并且刚好小于 SCD、则可能是电荷泵下拉的问题、并且可能是由来自几乎 SCD 的电感响应引起的。

    是的、预放电功能可避免涌入电容负载的浪涌电流、它通过您选择的预放电电阻器来限制电流。