‌德州仪器BQ27Z746阻抗追踪电量监测计技术解析与应用

Texas Instruments bq27Z746 Impedance Track™电量监测计解决方案是一款高度集成的高精度单芯电池电量计和保护解决方案。bq27Z746器件提供一个基于电池组的完全集成式解决方案，该解决方案具备闪存可编程的定制精简指令集CPU (RISC)、安全保护、电池电量变化检测模拟输出以及身份验证功能，适用于单芯锂离子和锂聚合物电池组。

数据手册：*附件：Texas Instruments bq27Z746 Impedance Track™电量监测计数据手册.pdf

Texas Instruments bq27Z746电量监测计通过一个与I2C兼容的接口进行通信，融合有低功耗的TI BQBMP处理器、高精度模拟测量功能与集成式闪存。它还包含一个N沟道高侧FET驱动器以及SHA-2身份验证变换响应器，这些特性使其成为一个完整的高性能电池管理解决方案。

特性

• 集成电池电量监测计和保护器
• 闪存可编程定制BQBMP RISC CPU
  • SHA-256验证
  • 400kHz I2C总线通信接口
• 低电压 (2.0V) 运行
• 两个独立高精度16位ADC
  • 带有低至1mΩ的电流检测电阻的库仑计数ADC
  • 用于电池电压和内外部温度传感器的电压ADC
• 基于获得专利的Impedance Track™技术的电池电量监测
  • 用于电池续航能力精确预测的电池放电模拟曲线
  • 针对电池老化、温度以及额定引入效应进行自动调节
• 带有内置保护功能的电池开尔文检测差动模拟输出引脚
• 高侧或低侧电流检测
• 可编程、基于硬件的保护
  • 高侧FET栅极驱动器
  • 过压和欠压（OVP和UVP）
  • 放电过流保护和充电过流保护（OCD和OCC）
  • 放电短路(SCD)
  • 基于固件过热 (OT)
• 降低典型功率模式
  • 睡眠模式 (20µA)
  • 运输模式 (10µA)
  • 货架模式 (5µA)
  • 关断模式 (0.2µA)
• 超紧凑 15 焊球NanoFree™ DSBGA

功能框图

‌德州仪器BQ27Z746阻抗追踪电量监测计技术解析与应用‌

‌一、核心特性与技术创新‌

德州仪器（TI）的BQ27Z746是一款专为单节锂离子/聚合物电池设计的阻抗追踪™技术电量监测计，集成了高精度电量计量与多重保护功能，其核心优势包括：

1. ‌专利阻抗追踪技术‌
   • 动态建模电池放电曲线，精确预测剩余电量（Time-to-Empty）
   • 自动补偿电池老化、温度及充放电速率对容量的影响，误差率低于±1mV（电压测量）和±0.07%（电流测量）。
2. ‌双ADC系统‌
   • ‌库仑计数ADC‌：支持低至1mΩ的电流检测电阻，16位分辨率，实现±32.768mA的宽范围电流测量。
   • ‌电压ADC‌：用于电芯电压及温度传感器采样，全量程误差±2mV。
3. ‌硬件级保护机制‌
   • 过压（OVP）、欠压（UVP）、过流（OCD/OCC）、短路（SCD）及温度保护（OT），响应延迟可配置至微秒级。

---

‌二、关键硬件设计要点‌

‌1. 电路设计规范‌

• ‌电流检测‌：推荐使用1mΩ~20mΩ采样电阻，布局时需优先减小PCB走线阻抗。
• ‌FET驱动‌：支持高边/低边配置，CHG/DSG引脚需串联10MΩ电阻（RDSG）以限制栅极电流。
• ‌电源去耦‌：VDD引脚需就近放置1μF电容（CVDD），确保LDO稳压器输出1.8V±2%的稳定性。

‌2. 低功耗模式‌

模式	典型电流	唤醒条件
SLEEP	20μA	电流/电压阈值触发
SHIP	10μA	ENAB引脚低电平脉冲
SHUTDOWN	0.2μA	电池电压≤VSHUT（可配置）

---

‌三、典型应用场景‌

1. ‌智能手机/平板电脑‌
   • 通过I2C接口（400kHz）实时上报电量百分比（SoC）及健康状态（SoH）。
2. ‌便携式医疗设备‌
   • 利用差分输出引脚（BAT_SP/BAT_SN）实现电芯电压隔离监测，精度达±5mV。
3. ‌工业手持终端‌
   • 支持-40°C~85°C宽温操作，配合NTC热敏电阻（10kΩ 103AT）实现±3℃温度监控。

---

‌四、数据手册重点参数速查‌

• ‌电气特性‌：
  • 工作电压：2.0V~5.5V（VDD），绝对最大值24V（PACK引脚带5kΩ限流电阻）。
  • ESD防护：±2kV（HBM）、±500V（CDM）。
• ‌保护阈值‌：
  • OVP默认值4.525V±15mV，UVP默认值2.9V±20mV，支持1mV步进软件调整。

---

‌五、设计注意事项‌

1. ‌PCB布局‌：SRP/SRN走线需对称且远离高频信号，以减少共模干扰。
2. ‌校准建议‌：量产时需对CCADC进行零点校准（Offset Calibration），以消除1mΩ电阻的±492LSB增益误差。
3. ‌固件安全‌：支持SHA-256认证，防止未授权访问数据闪存（Data Flash）。