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旁电流巨细将由外部回上的电阻决定

旁电流巨细将由外部回上的电阻决定

旁电流巨细将由外部回上的电阻决定

其次,还需关心电阻分压器的阻值拔取,考虑到Pin CHG的输出电流能力极限约为10μA,输出电压约为Vbat+10V,R1、R2的总阻值应电流正在其能力范畴内。同时,也招考虑BQ76200的使能输入Pin CHG_EN内部含有的一个典型值约为1MΩ的下拉电阻对分压值的影响。

凡是,由电池对设备进行初级供电,从正极颠末一个输入端肖特基二极管引入至Pin BAT,输入范畴为2.2-32V,该二极管可正在因短惹起的暂态电压跌落的环境下将设备取电池敏捷隔分开,由所用电池的最大电压决定,例如24V的电池选择40V的二肖特基极管。Pin VCC做为设备的第二级电源输入,毗连正在CHG和DSG的FETs共漏极,当电池处于电量较低的形态,若PACK上有充电器,设备检测到BAT的电压低于VCC时,将利用充电器的能量做为电源供应。最初,第电源供应来自Pin PBI,做为暂态失电的霎时的能量后备,该引脚通过一个2.2μF的电容接入地,其霎时的能量来历即该电容上储存的能量。

外部N-MOSFETs采器具备低栅源驱动阈值电压Vgs(th)的。考虑到FETs的导通不变性,此处将输入RC滤波电华夏100Ω的电阻改变为1kΩ。工做道理如下:当BQ40z80节制内部旁FETs导通,构成内部旁回,其上两个1kΩ的电阻和FETs的导通电阻Rds(on)=200Ω形成一个分压比为0.454的电阻分压器。考虑一节电芯的典型电压范畴为3-4.2V,当进行单节电芯的电压平衡将会颠末分压正在电阻上发生一个1.362-1.907V的电压信号,该信号即外部FETs的栅源驱动电压,因而N-MOSFETs导通,外部的旁回打开,旁电流大小将由外部回上的电阻决定,用户可按照需求设置。

应留意的是外部旁MOSFET选择准绳是正在考虑电分压比的环境下使其具备尽量低的Vgs(th),以实现成功靠得住的驱动,例如DMN2004DWK、NTZD3154N和Si1024X等。更多细节可参考使用技用文档,Fast Cell Balancing Using

需先以软起的形式进行迟缓充电,正在选型时,如图4-1所示,但此时需添加一个额外的输出值高于Vbat大约10V摆布的DC-DC去完成三极管的电源供应,保举利用并联MOS方案。来自Pins 16、17或20的驱动信号供给一个高电平使N-CH FET Q10导通,上拉电阻阻值也应按照MOS驱动电流的需求设想。但对于并联MOS易于发生的均流问题还需进行额外的考虑。从而将预充电P-CH FET Q8的栅极接入地。

BQ40z80保举的采样电阻阻值为1mΩ-3mΩ。对于大电流的使用场所,正在确保靠得住的开尔文毗连的前提下支撑并联采样电阻的方案。为防止短环境下的大电流使电阻两头电压值跨越Pins SRP、SRN的最大绝对输入值0.3V,两个100Ω的电阻R36、R37应接入采样信号。

明显,并联MOS方案存正在的最大问题就是IC驱动能力有,BQ40z80的Pins CHG、DSG的驱动最大输出负载能力约为10μA,可参考该值及MOS的输入电容、导通电阻等对其驱动能力进行权衡。针对该问题有如下两个处理标的目的:

正在一些特殊的使用场所,如电动车、飞机等,凡是要求的放电电流较高。据此,以下供给一些关于若何针对大电流的使用场所对BQ40z80进行电设想的方案可供参考。

充、放电的两个N-CH FETs以漏极对接的体例正在PACK+和电池组的正极,如图2-1所示,Q2、Q3别离是充、放电FET。当进行充电或放电时,Q2和Q3同时导通;当充电遏制时,Q2关断;当放电遏制时,Q3关断。

通过由采样电阻所确定的回电流值及标的目的是电量计的主要输入信号。BQ40z80内部有一个用于电流检测的集成Delt-sigma ADC,可实现的丈量范畴是-0.1V到0.1V。通过Pins SRP、SRN检测到的采样电阻两头的压降判断流经电池的电流,一方面用于判断系统处于充电仍是放电模式,当检测到VSR=V(SRP)-V(SRN)为正值时,系统处于充电形态,反之处于放电形态;另一方面通过库伦计获得的堆集电荷是电量计较的环节参数之一。

同时,因为系统检测信号毗连至PACK,为正在外部静电放电时设备,BQ40z80的Pin PRES*内部已有集成ESD,仅需将一个1kΩ的电阻接入即可实现8 kV的ESD。

对于7节电芯的电池则需进行额外的设置将电压平衡设置正在外部,其毗连体例如图2-4所示,此中,Pin VC7EN使能对7P的电压丈量。

针对电流采样电阻,BQ40z80本身是支撑并联方案的。正在选型时,应连系所需求的电流值和Pins SRP、SRN的输入电压范畴的考虑去拔取合适的电阻值。同时,出于散热考虑对额定功率和封拆的选择留有必然裕量。例照实现对100A电流的采样,拔取两个1mΩ、额定功率3W、2512封拆的电阻。但出于对于电流采样精度的考虑,并联方案下对保障靠得住的开尔文毗连是至关主要的。

Pins SRP、SRN两头别离设置0.1μF的滤波电容C13和C14,以实现对100k-100MHz频次范畴内的噪声的滤除感化,两头跨接的两个100pF和0.1μF的电容用于滤除高于100MHz的噪声。以上所有滤波元件都应放置正在离输入端尽量近的处所,且采样电阻两头信号到滤波电的径应连结平行,最初,正在滤波电四周铺满地平面会对更优良的滤波结果有所帮帮,如图3-2所示。

电阻由两部门形成,第一是旁FETs的导通电阻Rds(on)=200Ω,第二是电芯电压输入端的RC滤波电。所以,每一节电芯的总旁电阻为2×100+200 = 400Ω,若按一节电芯电压典型值为4V考虑,旁电流约为10mA。需留意的是,电压平衡的实现过程并不是旁FETs全导通曲至平衡完成的过程,而是正在每小时内以必然的占空比旁FETs,对BQ40z80而言其典型值为75%,该值可通过软件进行点窜。此时,对一节容量为2000mAh、SOC非常10%的电池,以占空比D去平衡则所需的时间t =2000mAh×10%/(10mA×D)。

预充电功能指当电池因过度放电、放置过久的自放电等缘由导致两头电压过低时,若间接进入一般充电模式易损坏电池或影响电池利用寿命,此时需利用预充电功能,以小电流将电池充电至一般电压范畴内后再转换为一般充电模式。它通过对P-FET的节制实现,预充电流的大小通过限流电阻R2=(VCHARGER-VBAT)/R2设定,同时兼顾对电阻上的热量耗损P=(VCHARGER-VBAT)2/R2的考虑。

第一,正在BQ40z80的Pins CHG、DSG能力范畴内去选择Qg值满脚可成功驱动、Rds(on)满脚和散热需求的MOSFET,但需留意的是,遍及而言,这两个值具备一个相反的关系,需要进行权衡。别的,此时MOS开通时间会响应变长。例如若拔取CSD18510Q5B,Qg=118nC,Rds(on)=0.79mΩ(Vgs=10V),正在以3个并联的体例利用时,导通时间约14ms。

BQ40z80供给四个多达4个温度输入信号TS1、TS2、TS3和TS4,可同时用于电池、FETs等的温度检测,可通过软件设置装备摆设其检测的对象类型和模式。Pins TS1、TS2、TS3和TS4内部都集成了典型值18kΩ的上拉电阻,可支撑25℃下10kΩ的NTC热敏电阻(暂不支撑PTC),应留意用于电池的温度检测则常采用引线式热敏电阻,便于贴合电池概况,对电池温度达到更好的结果。

如图3-5所示,以两节电芯为例,当BQ40z80通过输入端的电压采样判断出某一节或多节电芯的电压非常时,将驱动内部旁FETs,使其开通,正在单节电芯的两头形成一个回,所构成的旁电畅通过回上的电阻将电芯两头非常的电压以热的形式耗损掉。因而,回上的总电阻决定旁电流的大小,即电压平衡的强度。

从电流回即指正在电量计的节制下对电池进行充电、放电的电流回。当充电时,该回的电流从PACK+起头,颠末用于节制充电和放电的开关FETs、化学安全丝、电池和电流采样电阻,最终回到PACK-。

系统检测指BQ40z80通过Pin PRES*去检测PACK能否有充电器或负载的接入,该引脚凡是接入地。设备内部通过一个典型值为10-20μA的电流源正在该引脚每秒供给一个4μs的脉冲,为使该测试脉冲值低于VIL,应20kΩ或小于20kΩ的电阻,如图3-4所示。

正在进行FETs选型时应留意以下两点:(1)FET的额定电压值必需大于电池的最大电压;(2)考虑到放电时负载端发生反电动势的环境,放电FET的额定电压值应比充电FET稍大。

跨接正在FTEs两头的电容C1、C2起到正在ESD事务中FETs的感化,其两头径应本着尽可能短和宽的设想准绳,同时还应留意C1和C2的额定电压都应比系统响应最大电压更大,从而达到正在某一个短时另一个仍能起到感化的结果。

同时兼顾大电流导通环境下散热和损耗压力而选择具备尽量小的Rds(on)的开关管。考虑到散热压力及MOS的额定电流,预充电回打开,(1)正在Pins CHG、DSG的输出添加一个额外的三极管去加强其驱动能力,使Q8导通,预放电功能是指当电池使用于较大的电容负载时,启动霎时易发生霎时冲击电流,从而减小霎时大电流。即包罗该回上的充放电FETs和电流采样电阻。如图1-1所示,针对大电流放电设想的环节点正在于若何拓展从电流回承受电流的能力,起首招考虑驱动能力的而拔取具备尽量小的Qg的开关管,如Layout时正在尽量使其驱动信号平行。当要求FETs通过较大电流时,其预放电速度由限流电设定。

第二,当MOS的驱动需求超出BQ40z80的驱动能力或对开通时间有更高的要求的时候,可采用以下2种体例通过外加器件的设想加强电驱动能力:

BQ40z80含有内部集成的电压平衡模块,可同时对每一节电芯实现最大10mA的平衡电流以达到电压平衡。

BQ40z80的供电系统包罗三部门:来自电池的BAT、来自充电器的VCC和内部进行霎时供电的PBI,据工做形态的分歧对电源供应进行办理,如图3-3所示。

为了提高采样电流精度,除了对采样电阻的处置还可对输入信号的接口电进行设想,如图3-1所示是为减小信号噪声而对采样信号设想的低通滤波电。

正在实现电平转换的根本上,需对BQ76200正在并联方案下的电进行进一步设想。起首,BQ76200除了支撑充放电FETs毗连,还支撑充电和放电分为两个零丁的回,即充放电FETs并联的毗连体例。当使用场所放电和充电的电流品级相差较大,可考虑别离设想充电和放电回,如许的设想能够无效削减充电FETs的数量。确定何种毗连体例后,应按照所利用FETs具体环境计较其Pin VDDCP上的电容值,更多细节可参考手艺使用手册FET Configurations for the bq76200 High-Side N-Channel FET Driver(SLVA729A)。

若无此,当PACK+上呈现一个略小的负信号,放电FET将进入线性工做区,影响电一般工做。但插手防反接电后,PACK+上的负信号会使栅极接地的N-FET Q9导通,使放电FET的栅源极短,从而起到感化。正在选型时应选择具有较低Vgs(th)的N-FET,已达到靠得住及时的结果。

BQ40z80能够实现2-7节锂电池的办理和。对于2-6节的电池,芯片内部包含已集成的电压平衡模块,只需一般进行毗连,未利用的Pins短接处置,例如图2-3所示正在5节电池的使用中需将VC6取VC5短接。同时,每节电芯的输入应设想一个RC滤波电,正在起到ESD感化的同时,也可实现对输入电压信号实现初步滤波。考虑到该电阻处正在电压平衡回上,阻值拔取应正在内部电压平衡和滤波频次间进行平衡。

综上,若何确保较高的丈量精度是设想采样电阻时的环节。应留意以下三点:(1)毗连体例应选择开尔文毗连,如2-5图所示;(2)电阻选型应留意使其温漂小于50ppm,以减小因温度变化惹起的丈量电流的漂移;(3)设想合适的滤波电以减小噪声干扰,详见3.1节。

(2)添加高侧N通道FET驱动器BQ76200(BQ76200)去加强其驱动能力,如图4-2所示,该设想下将避免加额外的DCDC的需求,BQ40z80的Pins CHG和DSG的输出信号不再间接驱动MOS,而是做为BQ76200的使能输入,利用后者去驱动MOS,从而处理驱动能力不脚的问题。

BQ40Z80含有内部集成的电压平衡模块,能同时对每一节电芯实现最大10mA的平衡电流以达到电压平衡。若需要更快速度的电压平衡能力,则需进行外部电压平衡模块的设想,如图3-6所示。

BQ40z80是完全集成的2-7节锂离子或锂聚合物电池办理芯片,采用已获专利的Impedance Track™手艺,具备电流、电压和温度等全面的可编程功能。其硬件电设想次要分为三个部门:从电流回模块、电量计模块和模块。

其驱动信号CHG和DSG上的栅极驱动电阻典型值别离为1kΩ和4.02kΩ,该阻值分歧是由引脚内部布局决定的,使FETs的开通时间正在几毫秒摆布;FETs栅源间电阻典型值为10MΩ,以确保栅极开时FETs关断,避免通现象。

选择该设想方案时应需留意,BQ40z80的Pins CHG和DSG的输出电等分别以Vbat和PACK+做为基准,而BQ76200的使能输入是以VSS做为基准,两者之间的电压品级并不婚配,所以需要进行电平转换。对于BQ9006驱动输出的高电平,需要利用一个电阻分压器R1、R2对BQ40z80的输出电压进行变换,使其合适BQ76200的使能输入范畴。同时,对于BQ006输出的低电平,需通过一个P-FET确保只要当Pin CHG的输出高于Vbat时,P-FET导通,BQ76200才会通过电阻分压器获得的使能输入,避免通现象。P-FET的拔取准绳是其Vgs(th)约为10V摆布,取Pin CHG的驱动输出相对应。

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