[参考译文] BQ77915：外部电池平衡原理图回顾

您好、Muki、

电路实施错误、每个 N-FET 的漏极/源极应翻转、如下图所示 ：

同样、我建议您在 FET 的栅极-源极上添加齐纳二极管。 这是为了在栅极-源极电压可能超过其绝对最大值的较大瞬变情况下保护 FET。

此图来自不同器件系列(BQ769x2系列)的应用手册、但电池平衡概念仍然适用于此器件。 以下是应用手册：

• 使用 BQ769x2电池监控器实现电池平衡

为何使用外部电池平衡？ 平衡电阻器的电阻值为10kOhm、这似乎是一个非常大的电阻器值、4.2V 电池通过该电阻器的平衡电流仅为0.42mA、这使得它几乎无用。 在这种情况下、大多数平衡都是由于内部电池平衡 FET 导致的、通过内部平衡 FET、该 FET 的电流更差为4.2V/(1000+1000+20)= 2mA。  

使用内部 FET 和33欧姆的输入电阻、无需使用外部 FET 即可实现高达50mA 的平衡电流。 如果需要更大的平衡电流、则需要使用外部电池平衡电路。

我还注意到、您提到您的系统使用 LFP 电池、这些电池的整体电压往往较低、因此请确保选择能够支持您所需保护的器件。 此外、电池平衡仅在高于特定电压(VSTART)时开始、请参阅器件比较表、了解是否有适合您的电池化学成分的电压。

要稍微谈一谈您的电路的其余部分：

• 我建议使用一个并网或0欧姆电阻器来连接 BAT-和 BQ7777的接地(VSS)、这是为了使电池的高电流路径与 IC 组件分离。  
  • 这也有助于提高 ESD 的耐用性。
  • 在 DSG/CHG FET 上添加 ESD 电容器。
  • 请参阅以下网站 中的 EVM 原理图以获得一些指导：https://www.ti.com/tool/BQ77915EVM-014 
• CHG FET 放置错误、CHG FET 的源极(Q3和 Q4)应连接到 PACK-。
  • 您应该查看并考虑数据表中的 CHG FET 部分(第 10.1.1.2节保护 CHG 和 LD、第 10.1.1.3节保护 CHG FET)
    • 这一点非常重要、至少建议在 CHG FET 的栅极-源极上添加一个16V 齐纳二极管。
• 您应该具有适用于您的感应电阻器的滤波组件。 强烈建议这样做(请参阅 数据表中的第10.1.1.6节"将 RC 滤波器添加到检测电阻器")。
  • 这也可在 EVM 和我们的应用手册中看到。
• 我还建议您阅读 BQ77905的多个 FET 应用手册、这是该器件的上一个迭代、但同样的概念仍然适用于此器件。

这些是我在这方面注意到的一些事情。 如果还有其他问题，请告诉我。

此致、

Luis Hernandez Salomon

您好、Muki、

1.修正了平衡 FET 的源方向
看起来不错。

2.在平衡 FET 的栅极源极上添加了齐纳二极管
看起来不错。

3.将10kOhm 平衡电阻替换为20Ohm 电阻。 BQ7791506的 Vstart 为3.5V - 3.6V 时、平衡电流将为180mA + 3.6V 的内部平衡电流/(100+100+20)= 16mA。 因此、总平衡电流大约为200mA。
这似乎是合理的。 使用100欧姆电阻器时、栅极-源极电压约为100*0.016 = 1.6V、因此您只需确保在此级可以导通 FET 即可。 其他需要考虑的是这些电压下的 MOSFET 功能。 RDSON 是否可在1.6V 电平下接受？

4.修正了 CHG FET Q3和 Q4的源
看起来不错。

5.在 CHG FET 的栅极源两端添加了16V 齐纳二极管
看起来不错。

6.根据数据表添加了用于感应电阻器的滤波器组件10.1.1.6
看起来不错。

7.根据10.1.1.2和10.1.1.3增加了对 CHG 引脚和 LD 引脚的保护
D7二极管是反向的、这应该被翻转。 二极管的目的是提供快速导通。 R11应是一个1-MOhm 电阻器、用于限制流入引脚的电流。   为了控制 MOSFET 的开关速度、您应该在 D7之前和 Q9之后有一个额外的电阻器(与您最初使用的1kOhm 类似)。  

8.根据 BQ77915EVM-014在 CHG/DSG FET 上添加了 ESD 电容器
看起来不错。

9.在 VSS 和 BAT-之间使用0欧姆电阻器
看起来不错。 EVM 是查看电池电流高电流路径的良好起点。

a.您能否检查 ESD 电容器是否正确添加(对该概念而言是新添加的)
是的、 这对我来说似乎是可以的。 您可能需要在 PACK+/PACK-之间添加 ESD 电容。 下面是一个应用手册、其中介绍了一些 ESD 概念、这对您非常有用：  SLUA368。  这适用于测量仪表、但同样的概念仍然适用。

b.我是否应该添加与 CHG 和 DSG FET 并联的二极管？  
您无需添加与 CHG/DSG FET 并联的二极管。

c.是否应使用0欧姆电阻将 CTRD 和 CTRC 接地？
这是不需要的。 在 EVM 中放置这些引脚是因为我们有时不想将这些引脚接地(例如、当我们堆叠它们时)

此致、

Luis Hernandez Salomon

您好、Muki、

我已经修复了这个错误。 更改了 D7二极管的方向并将电阻值增加到1 M Ω。 还在 CHG 引脚和 Q9 MOSFET 之间添加了一个1k Ω 电阻器
我只会在 Q9之后和 D7/R11之前使用 R26电阻器。 否则、这一切看起来都很好。

我已按照 SLUSCU0J 的9.3.4中的建议将电阻值更改为1k Ω。 此外、我还选择了 Vgs (th)为1.05V 至1.45V、Rds (on)为50m Ω(Vgs = 2.5V)的 MOSFET。 我猜这应该没问题、因为建议在 SLUSCU0J 中选择阈值电压低于1.7V 的 MOSFET。  
使用1kOhm 电阻器时、栅极-源极上的压降可能是~1.78V (您可以肯定的是、这是外部电池平衡的最佳值)。 请记住、Rdson 将以指数方式变化、与导通电压的距离越近。 如果您手头上有任何电阻、最好测量~1.78V 时的电阻值

我想添加并联的 TVS 二极管、但由于您建议的 ESD 电容器将处理浪涌、因此我将保持原样
听起来不错。 如果需要、我已经看到一些客户在 PACK+/PACK-上添加了 TVS 二极管。 但 ESD 电容器本身应该是可以的。

答：如果我想使用 OCD 功能，我是否可以寻求任何参考设计来学习？
 数据表的第10.2.2.1节设计示例是为 OCD 功能选择合适的感应电阻器的好起点。

b.在进行外部平衡时，建议的最大平衡电流是多少，这样我就可以使用容量更高的电池组中的 BMS？ (100Ah 及更高)
最终的最大平衡电流将取决于您使用的 FET、它能够处理的电流大小及其热性能。 如果处理大量电流、它们可能会变得非常热、因此应考虑这一点。 您可能还必须并联多个外部平衡电阻器才能处理更高的电流。 在20欧姆(忽略 MOSFET 电阻)时、 您的电流外部平衡电阻 器应能够处理3.6V*0.18A = 2W 的功率。 因此、这是需要考虑的其他因素。

当然！ 请告诉我您是否有任何其他问题可以回答。

此致、

Luis Hernandez Salomon