BQ76907电池监测与保护芯片技术解析

描述

Texas Instruments bq76907/bq76907-Q1低功耗监视器和保护器为2个至7个串联的锂离子、锂聚合物、磷酸铁锂(化学式为LiFePO 4 ,简称LFP)和LTO电池组提供高度集成的高精度电池监视器和保护器。该器件包括一个高精度监控系统(带专用库仑计数器和累积电荷积分)、一个高度可配置的保护子系统,并支持主机控制型电芯均衡。集成包括低侧保护NFET驱动器、用于外部系统的可编程LDO以及支持高达400kHz运行(带可选CRC)的I^2C^主机通信接口。Texas Instruments bq76907/bq76907-Q1采用20引脚QFN封装。bq76907-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100标准。

数据手册:

*附件:bq76907数据表.pdf

*附件:bq76907-Q1数据表.pdf

特性

  • 2至7节串联电池的电池监控功能
  • 集成低侧驱动器,用于NFET保护,并具有可选的自主恢复功能
  • 各种保护套件,包括电压、温度、电流和内部诊断
  • 16位Δ-Σ电压ADC
    • 4mV的高精度电芯电压测量(典型值)
  • 专用的16位或24位Δ-Σ库仑计ADC
    • 具有低输入失调电压误差的高精度电流测量
    • 宽量程的电流应用(感应电阻器上的测量范围为±200mV)
    • 具有计时器的48位累积电荷积分器
  • 多种电源模式(典型电池组工作范围条件)
    • 正常模式:32µA到175µA
    • 睡眠模式 (6µA)
    • 深度睡眠模式:2.7µA
    • 关断模式:<1µA
  • 主机控制的电池平衡
  • 电池连接和选择其他引脚上的高电压容差为45 V
  • 支持使用内部传感器和外部热敏电阻进行温度传感
  • 集成一次性可编程 (OTP) 存储器,用于保存器件设置,由TI编程
  • 400kHz I^2C^串行通信,支持可选CRC
  • 供外部系统使用的可编程LDO
  • 20引脚QFN (RGR) 封装

功能框图

低功耗

BQ76907电池监测与保护芯片技术解析

一、芯片概述

BQ76907是德州仪器(TI)推出的一款高精度锂电池组监测与保护芯片,专为2-7串锂离子、锂聚合物、LiFePO4(LFP)和LTO电池组设计。该芯片提供了全面的电压、电流、温度监测功能以及丰富的保护特性,适用于电动工具、园艺工具、无人机和工业电池包等应用场景。

二、主要特性

  1. 高精度监测系统
    • 16位Δ-Σ电压ADC,典型测量精度4mV
    • 专用16/24位Δ-Σ库仑计数器ADC
    • ±200mV宽范围电流测量
    • 48位累计电荷积分器带定时器
  2. 集成保护功能
    • 电压保护(过压/欠压)
    • 温度保护(充放电温度限制)
    • 电流保护(过流/短路)
    • 内部诊断保护
  3. 低功耗设计
    • 正常工作模式:32μA至175μA
    • 睡眠模式:6μA
    • 深度睡眠模式:2.7μA
    • 关机模式:<1μA
  4. 其他特性
    • 集成低边NFET驱动
    • 可编程LDO(1.8V/2.5V/3.0V/3.3V/5.0V)
    • 400kHz I2C通信接口(支持CRC)
    • 20引脚QFN(RGR)封装

三、应用设计要点

1. 电压监测设计

BQ76907支持2-7串电池的差分电压测量,每个单元测量范围为-0.2V至5.5V。设计时需注意:

  • 未使用的VC引脚应按规范短接
  • 输入网络推荐使用10Ω电阻和220nF电容组合
  • VC5-VC7引脚要求输入电压≥2V(相对VSS)

2. 电流监测设计

芯片通过外部检流电阻监测电流,设计建议:

  • 推荐使用1mΩ检流电阻(根据应用调整)
  • SRP/SNR引脚应配置100Ω电阻和100nF差分电容滤波
  • 布线应保持对称,靠近芯片放置

3. 保护功能配置

BQ76907提供可配置的多级保护:

  • 过压保护‌:可设置4.30V阈值,375ms延时
  • 欠压保护‌:可设置2.5V阈值,141ms延时
  • 短路保护(SCD) ‌:80mV阈值(对应80A@1mΩ),45-60μs响应
  • 过温保护‌:支持内部Die温度和外部热敏电阻监测

4. 电源管理设计

  • BAT引脚建议串联二极管并配置1μF电容
  • REGSRC引脚为LDO和FET驱动供电,需配置1μF电容
  • REGOUT LDO可为外部系统提供20mA电流

四、典型应用电路

基于BQ76907的7串电池组典型设计包含:

  1. 电池组电压检测网络
  2. 1mΩ检流电阻及RC滤波
  3. 低边NFET保护开关(CHG/DSG)
  4. 热敏电阻温度检测
  5. 主机MCU通信接口(I2C)
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