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[参考译文] BQ76920:设计 BMS

Guru**** 2556520 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ76920, BQ77915, BQ78350-R1, BQ78350, BQ2947, BQ7718, BQ7716, BQ77908A, BQ76200

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/960046/bq76920-designing-bms

器件型号:BQ76920
主题中讨论的其他器件: BQ77915BQ78350-R1BQ78350BQ2947BQ7718BQ7716BQ77908ABQ76200

大家好、
我正在为锂离子电池组寻找12V BMS (3*4.2V=12.6V)。
因此、我遇到 了 BQ77915。 它是独立的。
但是、由于我们长时间无法将锂离子电池充满电、因此我们正在寻找另一种相同的解决方案、从而获得了芯片  
具有 I2C 接口的 BQ76920。
阅读数据表后、我有一些疑问、希望 TI 能帮我解决。
1) 1)不建议对该芯片进行外部电池平衡。 但我相信这对我的应用非常有帮助。 是否有人能够帮助我设计具有用于3节电池组平衡的外部 FET 的参考设计? 或者、我是否可以按照 BQ77915数据表第22页的图9.3 中的设计过程以及 BQ76920数据表第41页的表24进行操作。  
2) 2) REGOUT 引脚上的输出电流。
3) 3)根据建议的工作条件表、电池{VCn-V (CN-1)}上的最大电压为5V、但我的电池电压最大值为4.2V。 我可以通过 I2C 对该电压进行编程吗?
4) 4) BQ78350DBT IC 的需求是什么? 或者、我是否可以使用任何其他控制器通过 I2C 控制 BQ76920芯片? 你能给我建议吗?
5) 5)我认为我可以使用控制器的引脚、而不是按钮。  
6) 6)控制器连接到 REGOUT 引脚是否在运输模式期间通电?
7) 7)我计划使用 BQ24610RGER 作为充电器 IC、我希望这一点不会有任何问题。

  • 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、Shibin、

    1.是的、BQ76920可以使用外部平衡。  由于 BQ76920的内部平衡电流可能高于其它系列产品成员、因此预计不会频繁使用、但也是可能的。  应用手册 https://www.ti.com/lit/pdf/slua810 可能会有所帮助。 当减少图5等电路的电池节数时、请按照数据表中的建议使用 VC1的连接和电容器放置方式。  

    REGOUT 可支持高达20mA 的电流、请参阅 数据表中的 VEXTLDO_DC 规格。  对于较高的电流、可能需要为 REGSRC 使用单独的滤波器。

    3.可以、您可以通过 I2C 输入 OV 电压阈值。  该器件可在高达5V 的电池电压下工作、但不需要。  有关阈值的限制、请参阅数据范围。

    BQ76920不能独立运行、需要一个控制器。  BQ78350-R1 (或其他版本)是包含监测功能的器件的控制器。  您可以使用自己的 MCU。  MCU 必须进行温度限制、打开 FET、从电压故障中恢复并提供平衡算法。

    应用手册 https://www.ti.com/lit/pdf/slua769 可能很有意思。   不需要按钮、但您需要某种方法来唤醒器件。

    6.我不确定我是否理解。  有2种常见的系统设计方法、一种是通过 REGOUT 为控制器供电(如 BQ78350版本所示)。  BQ76920将被引导、控制器将运行、直到它关闭系统。   另一种方法是为控制器使用单独的电源、控制器随后决定何时唤醒 BQ76920以及何时将其关断、但控制器仍保持在监控系统接口所需的运行或睡眠模式。  选择满足您需求的设计方法。

    7.预计不会出现任何问题。  如果在电池外部与控制器通信、则在使用低侧保护时、请确保提供合适的接口。

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    您好!

    感谢你的答复。

    很抱歉多次打扰您。

    在运输模式期间或在 POR 中、几乎所有块都被禁用。 这是否也包括外部 LDO。 如果是、由于控制器由芯片的 REGOUT LDO 输出供电、我如何向芯片发送唤醒命令。

    您能为同一电路推荐二级保护 IC 吗?

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    您好、Shibin、

    是的、LDO 在运输模式期间被禁用。  如果 MCU 由 BQ76920供电、则向 TS1发送启动脉冲以唤醒将为控制器供电的 BQ76920。  如果电池组的电压低于 VPORA、BQ76920将不会启动。  

    如果 MCU 由单独的稳压器供电、则可以唤醒 BQ76920、BQ76920也受相同的电压限制。  这可能需要更大的待机电流、MCU 必须决定如果它被唤醒、但 BQ76920的电压过低、无法启动以提供电池电压、该怎么办。

    BQ7718、BQ7716和 BQ2947是可能适用的次级保护器系列。  特性、当前阈值和封装因系列而异。

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    您好!

    您能关闭其中一个线程。

    如果我正确的话、TS1是一个用于唤醒整个系统的中断。

    我计划使用的整个系统都来自该电源、因此为 MCU 供电的外部稳压器超出了我们的关注范围。

    此外、如果使用 MCU 切换 BOOT 引脚、这也不是解决方案。 我认为最好的方法是不要使用运输模式。 它是否会影响器件的性能或寿命。

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    您好、Shibin、

    在另一个线程中、"来自 VSTUP/POR 块的外部 LDO 的控制信号" 是启动显示为块的输入并启动稳压器。

    有关次级保护器的建议、请参阅上文。

    是的、TS1是简单系统的引导信号、REGOUT 为控制器供电。  您可以将其视为关闭系统的中断。  该器件不从 I2C 引导。

    正确、如果 REGOUT 为 MCU 供电、则 MCU 无法提供引导信号。  一些系统会发现使用开关稳压器为 MCU 供电很有吸引力、因为它比 REGOUT 的线性稳压更高效、并且会使 MCU 始终处于开启状态。  然后 MCU 可以根据需要关闭并唤醒 BQ76920。  它需要更多的电路、但是系统考虑因素。

    保持 REGOUT 开启(不使用运输模式)不会改变器件的寿命。 即使 CC、ADC 和 FET 关闭、LDO 开启时的正常工作模式也会比运输模式消耗更多的电流。

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    大家好、
    感谢你的答复。
    您的答案非常有用。  
    3.85-4.6V 是您提供的所有次级保护芯片的过压范围。  
    但我的电池是3.2V。 您能不能向我推荐一个电压大约为3.2V 的芯片。  
    如果是引线式封装、这将非常有用。
    我看到的唯一芯片是 bq77908A、它具有与 BQ76920芯片相同的功能。
    除了单独的电源、还有其他解决方案吗?(我认为这会增加 BOM 成本)
    如果没有、您能向我建议一个开关电源来为 MCU 供电吗?
    输入电压范围为12.8V。

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    您好、Shibin、

    查看您的电池数据表、或者与供应商联系、在某些情况下、许多3.2V 电池以更高的电压充电、充电电压为3.6V。 由于在大约3.7V 的电压下没有定义过压保护器、因此该功能可能由行业中的其他一些方法提供、或者没有人需要足够的数量来开发3.85V 的配置、这可能是合适的。

    BQ7790521具有3.7V OV 阈值、这是一款比 OV 保护器复杂得多的器件。   它是一个保护器 、因此没有数据输出、也没有用于支持 MCU 的稳压器输出。

    BQ77908A 也是一款无数据输出的保护器。  它是用户可编程的、而不是工厂可编程的。  它具有稳压器输出、可供其他电路使用。  它的功能与 BQ76920不同、BQ76920提供电压和电流读数、保护阈值基于寄存器且必须由 MCU 进行编程。

    如果问题是如何启动 BQ76920、请参阅应用手册 https://www.ti.com/lit/pdf/slua769 以了解电路创意。  为您的系统设计合适的器件。

    对于直流/直流转换器、有许多选择、请参阅从 http://www.ti.com/dcdc 开始的选择 

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    大家好、
    很抱歉回复迟到了。
    电池的充电限制电压为3.65V。 因此、我认为以上任何一项都不会适用于我的情况。

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    大家好、
    我刚刚阅读了  BQ77908A 和 BQ7790521数据表。
     由于 BQ7790521的过压阈值为3.7V、因此也超出了我们的范围。
     BQ77908A 似乎是一个复杂的系统、而不仅仅是次级保护 IC。
    它的过压阈值可通过 I2C 进行编程(在我的情况下为3.2V)。
    但我找不到额定电压仅高于3.2V (充电限制电压为3.65V)的电池过压检测芯片。
    1) 1)那么 、将 BQ77908A 与  BQ76920一起用作二级保护 IC 是否存在任何问题
    2) 2)数据表显示 可以 禁用 BQ77908A 的电池平衡。 如果两个 IC 同时平衡电池、是否存在任何问题(我计划为 BQ76920提供外部电池平衡)
    3) 3)如果将其用作二级保护器     件没有问题、我计划将其写入3.4V 作为 BQ77908A IC 的过阈值电压、将3.3V 作为 BQ76920 IC 的过阈值电压以及类似模式下的欠压。 是否会帮助我提高绩效。
    4) 4) 由于 BQ76920 IC 中使用了充电/放电 MOSFET 和 Rsense、因此我可以使用任何方法来避免 BQ77908A IC 中的 MOSFET 和 Rsense、否则我的 BOM 成本将非常高。
    5) 5) BQ77908A 的数据表 显示它是独立的(第9.1.8节)。我认为 控制器仅在初始配置值时才需要、无需 MCU 即可进一步运行。 我是否可以重写已写入的值?
    6) 6)芯  片 BQ76920有一个 ALERT 引脚、可用于向 MCU 发出警报、它还可由外部二级保护 IC (如 BQ7718 IC 的 OUT 引脚)驱动。  BQ77908A  用作二级保护器时、是否有任何可用选项?
    7) 7)一些与 BMS 相关的文档更倾向于高侧 MOSFET 而不是低侧 FET、因此我计划将 bq76200用于 BQ76920 或 BQ77908A。 这是否会在我的系统中出现任何问题?

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    1.如果 BQ77908A 可用且满足您的要求、则可能适用。

    2. BQ77908A 的运行状态是平衡可能会限制 OCD 和 SCD 保护的范围、请参阅数据表。 BQ77908A 平衡还通过选择最高电压电池并对其进行一段时间的平衡来运行。  虽然运行平衡继续这样做、因此在保持相对平衡的过程中、它将采用一个完全平衡的电池组并实现不平衡。  否则、通过单独的滤波器实现电池平衡可同时在两个器件上运行、每个平衡算法都可以看到并响应由任何常见路径电阻引起的电压差。 例如、如果一个器件将电池视为高电平并开始对其进行平衡、则另一个器件会进行测量、第二个器件的平衡算法可能会看到电压略微降低、并选择不同的电池进行平衡。  请记住、BQ76920本身没有平衡算法、它必须由 MCU 实现。

    通常需要在初级和次级保护阈值之间留出一定的裕度。

    4. FET 驱动输出是输出,如果您的系统不需要 FET,则无需将其用于 FET。  这些电平通常适用于 FET 栅极、如果将其发送到 MCU IO 引脚等低电压输入、则使用限压器。 如果不使用、则将任何感测引脚连接到适当的电平。

    5.是的,编程然后运行。 建议的"EEPROM 写入次数"最大为3

    6. BQ77908A 用于在正常情况下驱动 FET 导通,在出现故障时驱动 FET 关断。  这与常见的 BQ7718配置相反。  如果直接使用信号、则需要一些电路。  您可以将信号发送到 MCU 以进行决策、这也需要一些电路来进行电平位移/限制。

    7. CHG 引脚上存在 BQ76920负载、不适用于高侧开关、使用 MCU 检测负载。  检查您可能打算使用的 BQ77908A 输入  

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    大家好、

    感谢您的快速回复。

    我还有一些疑问。 希望您不介意。

    1) 1)我认为我可以将 BQ77908A 与 BQ76920一起用作二级保护 IC。

    2) 2)我计划禁用 BQ77908A 的平衡功能、并计划使用 bq76920提供外部 FET 平衡。 两个 IC 采用单独的 RC 滤波器。 它们的过压和欠压阈值将略有不同

    3) 3) bq76920最佳平衡算法是什么?

    4) 4)在 bq76200的数据表中、说明它可以与 bq76920系列 IC 配合使用。 因此、我的系统将具有来自 bq77908a (如果使用)的低侧 FET 和来自 bq76920至 bq76200的高侧 FET。 我希望这种配置不会出现任何问题。

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    您好、Shibin、

    3.这是您的选择。  一次对一节电池(高电芯)进行平衡最简单。

    4.低侧保护 FET 在以简单接地(PACK-)为基准的通信方面存在挑战。  如果您的电池是自包含电池、但没有通信保护、则两侧都应该正常。  如果需要、请使用隔离式通信路径。