Texas Instruments BQ77307 高精度电池保护器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments bq77307高精度电池保护器具有高度集成的高精度初级保护器,适用于2节至7节串联锂离子、锂聚合物、LiFePO 4 (LFP)和LTO电池组。每个器件都包含一个高精度电压、电流和温度保护子系统,具有集成的低侧保护NFET驱动器和一个供外部系统使用的可编程LDO。bq77307为主机处理器提供中断,并集成了一个I^2^C主机通信接口,支持高达400kHz的工作频率,且具有可选CRC,用于读取状态信息和对设置进行编程。Texas Instruments bq77307采用20引脚QFN封装。

数据手册:*附件:Texas Instruments bq77307高精度电池保护器数据手册.pdf

特性

  • 适用于2至7节串联电芯的初级或次级电压、电流和温度保护,具有自主恢复选项
  • 电压保护
    • 电芯过压 (COV):0V至5.5V,步长为1mV,精度为±4mV
    • 电芯欠压 (CUV):0V至5.5V,步长为1mV,精度为±4mV
  • 电流保护
    • 放电短路 (SCD):10mV至500mV,不同步长
    • 充电过流 (OCC):3mV至123mV,2mV步长
    • 放电1和2过流(OCD1 和 OCD2):4mV至200mV,2mV步长
  • 使用外部NTC热敏电阻进行温度保护
    • 充电和放电过热(OTC和OTD)
    • 充电和放电欠温(UTC和UTD)
    • 内部芯片过热
  • 集成低侧驱动器,用于NFET保护,并具有可选的自主恢复功能
  • 低功耗运行
    • 正常模式,两个FET均启用:8µA
    • 正常模式,FET禁用:5µA
    • 关断模式:<1µA
  • 电池连接和部分其他引脚上的高电压容差为45V
  • 集成一次性可编程 (OTP) 存储器,用于保存器件设置,由TI编程
  • 主机处理器的可编程中断,可通过I^2^C获取状态信息
  • 400kHz I^2^C串行通信,具有可选CRC支持
  • 供外部系统使用的可编程LDO
  • 20引脚QFN 3.5mm×3.5mm×0.9mm (RGR) 封装

功能框图

电池保护器

Texas Instruments BQ77307 高精度电池保护器技术解析与应用指南

一、产品概述

德州仪器(TI)推出的BQ77307是一款高集成度、高精度的锂离子/聚合物/LFP/LTO电池组主/次级保护器,支持2-7串电池配置。该器件采用3.5×3.5mm QFN-20封装,具有±4mV精度的电压检测能力和多重保护功能,专为电动工具、园艺设备、无人机等工业电池包设计。

二、核心特性

1. 精密保护功能

  • 电压保护‌:0-5.5V可调范围,1mV步进精度
    • 过压(COV)和欠压(CUV)保护
    • 单节电压检测精度±4mV
  • 电流保护‌:支持10mV-500mV检测范围
    • 充电过流(OCC):3-123mV(2mV步进)
    • 放电过流(OCD1/OCD2):4-200mV(2mV步进)
    • 短路放电(SCD)保护
  • 温度保护‌:
    • 外部NTC热敏电阻监测
    • 充电/放电过温(OTC/OTD)及欠温(UTC/UTD)保护
    • 内部芯片过温保护

2. 智能系统集成

  • 集成低边NFET驱动电路
  • 可编程LDO输出(1.8V/2.5V/3.0V/3.3V/5.0V)
  • 400kHz I2C通信接口(支持CRC校验)
  • ALERT中断输出引脚

3. 超低功耗设计

  • 正常工作模式:8μA(FET启用)/5μA(FET禁用)
  • 关机模式:<1μA
  • 支持45V高耐压输入

三、典型应用场景

  1. 电动工具电池包‌:精确的电压/电流保护确保大电流放电安全
  2. 无人机动力系统‌:轻量化设计配合多重保护机制
  3. 工业储能设备‌:支持2-7串灵活配置
  4. 医疗便携设备‌:μA级待机电流延长电池寿命
  5. 智能家居产品‌:集成LDO为外设供电

四、关键技术解析

1. 电压检测架构

采用差分检测技术,通过VC0-VC7引脚监测各节电池电压。关键特性包括:

  • 每节电池独立检测通道
  • 内置多路复用器支持电压/温度轮询检测
  • 可配置的报警/故障阈值和延迟时间

2. 三重电流保护机制

通过SRP/SRN引脚连接的外部检测电阻实现:

  • SCD保护‌:响应时间最快8μs(25mV过驱时)
  • OCD分级保护‌:支持两级过流阈值设定
  • OCC保护‌:防止充电器故障导致的过充

3. 温度监测系统

  • 外部NTC检测:内置20kΩ上拉电阻
  • 内部结温监测:通过ΔVBE原理实现
  • 温度补偿参考电压确保全温区精度

五、布局建议

  1. 电流检测路径‌:保持SRP-SRN走线对称等长
  2. 热管理‌:充分利用裸露焊盘散热
  3. 高压隔离‌:VC引脚间保持0.5mm间距
  4. 去耦电容‌:BAT引脚放置1μF+100μF电容组合
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