深入解析bq33100超级电容组管理器评估模块

在电子工程领域，超级电容的应用日益广泛，而对其进行有效管理和保护的需求也随之增加。TI的bq33100超级电容组管理器评估模块（EVM）为我们提供了一个全面的解决方案，下面将对其进行详细解析。

文件下载：BQ33100EVM-001.pdf

一、评估模块概述

1.1 特点

• 完整评估系统：该EVM是一个完整的评估系统，针对符合SBS 1.1标准的bq33100超级电容管理IC。它配备了已组装好的电路模块，可实现快速设置。
• 便捷评估：搭配PC软件和接口板，方便工程师进行评估。软件还支持数据记录功能，有助于进行系统分析。

  1.2 套件内容

• bq33100电路模块：这是核心部件，集成了bq33100电池监控IC、充电电路等，能准确预测2 - 5串联电池的容量。
• 支持文档集：为工程师提供必要的技术支持。

  1.3 订购信息

  EVM PART NUMBER	CHEMISTRY	CONFIGURATION	CAPACITY
  bq33100EVM - 001	Super Capacitor	2, 3, 4, or 5 cell	Any

二、基于bq33100的电路模块

2.1 电路模块连接

电路模块上的触点提供了多种连接方式：

• 直接连接到电池：包括1N、1P、2P、3P、4P、5P。
• 串行通信端口：SMBC（串行通信时钟端口）和SMBD（串行通信数据端口）。
• 系统负载连接：通过CAPOUT和VSS连接系统负载。
• 系统电源连接：通过System PWR和System GND连接系统电源。
• 故障引脚：FAULT用于指示故障。

  2.2 电路模块原理图

  2.2.1 电池配置更改的修改

  bq33100充电器可针对不同电池配置更改4个电压级别。默认配置为5电池配置，对于2 - 4电池配置，需要调整R5、R6和R7的阻值。同时，R26电阻在4 - 5电池配置时应为7.5 Ω、2 W，2 - 3电池配置时应移除。	电池配置	R4	R5	R6	R7
  2 - Cell	30kΩ	137kΩ	300kΩ	44.2kΩ
  3 - Cell	30kΩ	93.1kΩ	187kΩ	19.6kΩ
  4 - Cell	30kΩ	68.1kΩ	150kΩ	12.7kΩ
  5 - Cell	30kΩ	57.6kΩ	125kΩ	9.31kΩ

三、电路模块物理布局和物料清单

3.1 电路板布局

该部分展示了bq33100模块的尺寸、PCB层（包括丝印布局、顶层、内层、底层等）和组装图。

3.2 物料清单

详细列出了电路模块所需的各种元件，包括电容、电阻、二极管、晶体管、IC等，以及它们的参数、型号和制造商。

3.3 性能规格总结

Specification	Minimum	Typical	Maximum	Units
Input Voltage System PWR to System GND	6	12	15	V
Discharge current	0	2	7	A

四、EVM硬件和软件设置

4.1 系统要求

bq33100EVSW软件需要Windows 2000或Windows XP操作系统。虽然提供了Windows 98SE的驱动程序，但由于微软不再支持Windows 98，可能会出现USB驱动支持问题。

4.2 软件安装

从www.ti.com的bq33100工具文件夹获取最新软件版本，按照以下步骤安装：

1. 将存档保存到临时目录，解压安装包并复制内容到临时目录，双击可执行文件，按安装程序指示完成安装。
2. 若之前未安装EV2300，安装bq33100 EVM后会弹出TI USB DRIVER INSTALLER，点击“是”并按指示操作。
3. 将EV2300插入USB端口。

五、硬件连接

5.1 连接bq33100电路模块到超级电容组

不同电池配置的连接顺序不同：

• 5 - Cell Pack：按1N、1P、2P、3P、4P、5P连接。
• 4 - Cell Pack：1N和1P连接在一起，再连接2P、3P、4P、5P。
• 3 - Cell Pack：1N和1P连接在一起，连接2P、3P，然后将4P和5P连接在一起。
• 2 - Cell Pack：1N和1P连接在一起，连接2P，然后将3P、4P和5P连接在一起。

  5.2 PC接口连接

  1. 使用导线将bq33100电路模块连接到EV2300，连接关系如下：	bq33100 Circuit Module	EV2300
     SMBD	SMBD
     SMBC	SMBC
     VSS	GND

  2. 将PC USB电缆连接到EV2300和PC的USB端口。

六、操作

6.1 启动程序

从“开始” - “程序” - “Texas Instruments” - “bq33100 EVSW”菜单序列运行bq评估软件，点击（单次扫描）按钮或勾选复选框后，数据开始显示。可通过“选项” - “设置扫描间隔”菜单设置连续扫描周期，范围为0 ms到65535 ms。软件还提供日志记录功能，选择“开始记录”按钮可开启，停止记录后需手动取消勾选。

6.2 设置可编程bq33100选项

bq33100数据闪存按数据手册中的默认设置配置，需根据电容组和应用情况正确更改设置。可使用数据闪存屏幕进行配置，读取数据可点击“数据闪存” - “全部读取”，写入数据可点击所需位置输入数据并按，或选择“数据闪存” - “全部写入”。还可通过“文件” - “特殊导出”菜单导出数据闪存，通过“文件” - “导出”保存配置到文件，使用“全部写入”按钮导入并写入bq33100。

七、校准屏幕

7.1 校准前准备

• 连接12V到System PWR和System GND输入。
• 连接负载到CAPOUT和VSS，或连接电流源到1N和VSS。
• 测量单个电池组电压和系统电源电压，以及电池组温度。

  7.2 校准bq33100

  选择要执行的校准类型，输入测量值。若选择“电容组电压校准”，则输入电容电压。若负载连接在CAPOUT和VSS之间，选择“开（外部负载）”单选按钮，然后按“校准部件”按钮。

  7.3 系统电压校准

  确保已对电池组进行电容组电压校准，移除CAPOUT和VSS之间的负载或外部电压，勾选“系统电压校准”框，输入测量的System PWR电压，按“按以下指示校准设备”按钮进行校准。

八、专业（高级）屏幕

8.1 SMB通信

SMBus上的读写操作是通用通信工具，不特定于任何电量计。

8.2 十六进制/十进制转换器

两个文本框可实现十六进制和十进制的转换，输入无效值可能导致错误结果。缩放转换后的十六进制值时，无符号选择左填充零，有符号选择正数左填充零、负数左填充F。

8.3 编程

该屏幕允许从非加密和加密文件对设备进行重新编程。

九、堆栈组装和bq33100

9.1 推荐组装顺序

以5串联电容堆栈连接到bq33100EVM板为例，步骤如下：

1. 将5电容堆栈的最负端连接到TB2 - TB3连接器的1N引脚。
2. 连接电池1的正端到1P。
3. 连接电池2的正端到2P。
4. 连接电池3的正端到3P。
5. 连接电池4的正端到4P。
6. 连接电容堆栈的正端到5P。
7. 连接6 - 15V外部电源到System PWR和System GND终端，唤醒EVM。
8. 连接SMBus连接器（J1）到EV2300适配器并启动EV软件。
9. 导航到闪存屏幕，更改与应用特定参数对应的闪存常量。
10. 导航到校准屏幕，选择软件电压校准复选框，测量并输入实际电压值，点击“校准部件”按钮。
11. 完成上述步骤后，即可进行充电/放电测试。

十、重要注意事项

10.1 评估板/套件使用限制

该评估板/套件仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适合一般消费者使用的成品。用户需具备电子培训并遵守良好的工程实践标准。它可能不符合欧盟电磁兼容性、有害物质限制（RoHS）、回收（WEEE）、FCC、CE或UL等指令的技术要求。

10.2 操作范围限制

EVM的输入电压范围为6V到15V，输出电压范围为0V到16.4V。超出输入范围可能导致意外操作或不可逆损坏，连接输入电源前如有疑问可联系TI现场代表。连接超出指定输出范围的负载可能导致意外操作或永久性损坏，连接负载前需查阅EVM用户指南，不确定负载规格时可联系TI现场代表。

10.3 温度注意事项

正常运行时，部分电路组件的外壳温度可能超过60°C。只要保持输入和输出范围，EVM设计可在某些组件高于60°C的情况下正常运行。操作时靠近这些组件放置测量探头需注意其可能很烫。

TI的bq33100超级电容组管理器评估模块为电子工程师提供了一个强大而全面的工具，用于评估和开发超级电容管理解决方案。在使用过程中，工程师需严格遵守相关注意事项，以确保评估和开发工作的顺利进行。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎交流分享。