bq34z110EVM：铅酸电池宽量程燃油表解决方案评测

在电子工程领域，电池管理系统的精确性和可靠性至关重要。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）的 bq34z110EVM 评估模块，它为铅酸电池提供了一种基于 Impedance Track™ 技术的宽量程燃油表解决方案。

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1. 功能与套件内容

1.1 主要功能

• 完整评估系统：bq34z110EVM 是一个完整的评估系统，结合 EV2300 USB 适配器和基于 Windows 的 PC 软件（可从 TI 官网下载），可对 bq34z110 宽量程铅酸电池燃油表进行全面评估。
• 快速设置：电路模块已预先组装好，包含一个 bq34z110 集成电路（IC）以及监测和预测 2 个或更多串联铅酸电池组容量所需的所有其他组件，可直接连接到电池两端，实现快速设置。
• 数据记录：通过软件可以读取 bq34z110 数据寄存器，对芯片进行不同电池组配置的编程，记录循环数据以进行进一步评估，并评估 bq34z110 解决方案在不同充电和放电条件下的整体功能。

1.2 套件内容

• bq34z110 电路模块：是整个评估系统的核心，集成了燃油表 IC 和各种可选组件及跳线，可适应不同的电池电压、LED 和 ALERT 信号配置。
• 支持文档：为用户提供了详细的使用说明和技术参考。

1.3 订购信息

EVM 部件编号	化学类型	配置	容量
bq34z110EVM	铅酸	3 V–65 V	任意

2. bq34z110 设备电路模块

2.1 电路模块连接

电路模块上的触点提供了以下连接方式：

• 电池连接：直接连接到电池的正负极（BAT+ 和 BAT–）。
• 系统负载和充电器连接：系统负载和充电器跨接在 BAT+ 和 PACK– 之间。
• 通信接口连接：连接到 I2C 和 HDQ 串行通信端口，用于与外部设备进行数据传输。
• ALERT 输出连接：提供 ALERT 输出信号，用于指示电池状态。

2.2 引脚描述

PIN 名称	描述
BAT +	电池组正极连接
BAT –	电池组负极连接
PACK –	电池组负极端子
SDA	I2C 数据信号
SCL	I2C 时钟信号
GND	通信和 ALERT 接地
HDQ	HDQ 串行通信信号
ALERT	ALERT 输出信号

3. bq34z110 电路模块配置

3.1 单电池（1S）或多电池操作选择

bq34z110 可在两种模式下测量电池电压，通过在 EVM 上的 J5 头放置两个跳线来选择操作模式。需要注意的是，当跳线配置为 ≤5-V 操作时，施加高于 5 V 的电压很可能会损坏 IC。≤5-V 模式可简化电路，bq34z110 左侧的大部分组件不再需要。

3.2 最大多电池电压选择

在多电池（MultiCell > 5-V）设置中，可在 J2 头选择三种最大电池电压级别：16 V、32 V 和 48 V。理想情况下，包括 16.5-kΩ 电阻 R28 在内的总分压比应将电池上的最大预期电压转换为燃油表 BAT 引脚处的 0.8 V 至 1.0 V 之间的电压。为了定制分压比，提供了测试点 TP1 和 TP2。虽然 bq34z110 固件能够处理高达 65 V 的电池电压，但不应将高于 50 V 的电压施加到 EVM 上。

3.3 LED 配置选择

在配置数据闪存寄存器时，可从五种 LED/通信配置代码中选择一种（参考 bq34z110 数据手册中的表 12）。根据选择，在 EVM 的 J6 头设置相应的跳线模式。例如，单 LED 模式下，在标记为 A 的一对引脚上放置跳线；四直接 LED 模式下，在 A、B、C 和 D 引脚上放置跳线；使用移位寄存器选项的外部 LED 时，在 EXT 引脚上放置单个跳线。无论使用一个或多个 LED，都需要在 J1 头跨接一个跳线为 LED 供电。

3.4 ALERT 配置选择

ALERT 输出引脚取决于在 LED/通信数据闪存寄存器中选择的 LED 模式。参考 bq34z110 数据手册中的表 13 来确定正确的 ALERT 引脚，并在 J3 头相应地放置一个且仅一个跳线。

4. 电路模块物理布局、原理图和物料清单

4.1 电路板布局

文档中提供了 bq34z110 模块的 PCB 各层和装配图，包括丝印布局、顶层组件、顶层、内层 1、内层 2 和底层等，为工程师提供了清晰的物理结构参考。

4.2 原理图

给出了 bq34z110EVM 的原理图，展示了电路的详细连接和设计，有助于工程师理解电路工作原理和进行故障排查。

4.3 物料清单（BOM）

详细列出了 bq34z110EVM 的物料清单，包括电容、二极管、电阻、晶体管、集成电路、连接器等各种组件的数量、参考编号、值、描述、尺寸、部件编号和制造商等信息，为采购和组装提供了准确的依据。

4.4 性能规格总结

规格	最小值	典型值	最大值	单位
≤5-V 模式下 BAT+ 到 BAT– 的输入电压	2.7	4	5	V
多电池 > 5-V 模式下 BAT+ 到 BAT– 的输入电压	5	28	50	V
充电和放电电流	0	2	7	A

5. EVM 硬件和软件设置

5.1 系统要求

bq34z110EVSW 软件需要 Windows 2000、Windows XP、Windows Vista 或 Windows 7 操作系统。

5.2 软件安装

• 保存软件存档到临时目录。
• 双击可执行文件名，按照安装程序的指示完成 bq34z110 EVSW 软件的安装。
• 如果之前未安装 EV2300 或 EV2400，安装 bq34z110 EVSW 后会弹出 TI USB 驱动程序安装程序，点击同意消息并按照指示操作。
• 将 EV2300 或 EV2400 插入 USB 端口。

5.3 意外对话框故障排除

下载文件的用户必须以管理员身份登录或具有安装新程序的权限。由于驱动程序未签名，管理员必须允许安装未签名的驱动程序。

5.4 硬件连接

5.4.1 连接 bq34z110 电路模块到电池组

参考文档中的图 8，将 bq34z110 电路模块正确连接到电池组和系统负载及充电器。

5.4.2 PC 接口连接

• 使用提供的电缆或参考表 4 中的连接方式，将基于 bq34z110 设备的智能电池连接到 EV2300 或 EV2400。	bq34z110 设备电池	EV2300
  SDA	I2C SDA
  SCL	I2C SCL
  GND	GND

• 将 PC USB 电缆连接到 EV2300 或 EV2400 和 PC 的 USB 端口，完成硬件设置。

5.5 操作

5.5.1 启动程序

将 EV2300 或 EV2400 以及 bq34z110EVM 连接到计算机后，通过桌面图标或开始菜单中的“All Programs | Texas Instruments | bq Evaluation Software”启动 bq34z110 EVSW 程序。点击“Refresh”（单次扫描）按钮或勾选“Keep Scanning”复选框后，数据开始显示。可通过“Options”和“Set Scan Interval”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，点击“Start Logging”按钮可启用，日志记录间隔可在“Options”菜单中设置，且不能小于扫描间隔。

5.5.2 设置可编程 bq34z110 选项

bq34z110 数据闪存根据默认设置进行配置，需根据实际电池组和应用情况进行正确更改。可通过数据闪存屏幕（图 10）进行设置，点击“Data Flash | Read All”读取所有数据，点击所需位置并输入数据后按“Enter”写入数据，也可选择“Data Flash | Write All”写入全部数据。还可通过“File | Special Export”导出数据闪存，通过“File | Export”保存配置到文件，或导入文件并使用“Write All”按钮写入 bq34z110。此外，软件提供自动数据闪存导出功能，可通过“Options | Auto Export”启用，设置导出间隔和文件名。

5.6 校准屏幕

5.6.1 校准方法

在连接电池之前，使用适当的浮动电源对 bq34z110 进行校准。校准前需完成以下操作：

• 从 BAT(–) 到 PACK(–) 连接并测量一个 1 - 2 A 的稳定电流源，电流源正极连接到 PACK(-) 模拟放电电流。
• 从 BAT(+) 到 BAT(–) 连接并测量一个稳定电压源。
• 测量热敏电阻附近的温度。

5.6.2 校准步骤

• 选择要执行的校准类型。
• 输入所选校准类型的测量值（偏移校准除外）。
• 如果选择温度校准，选择要校准的传感器。
• 点击相应按钮启动校准。

5.7 I2C Pro（高级）屏幕

5.7.1 I2C 通信

I2C 总线上的读写操作是通用的通信工具，不特定于任何燃油表。

5.7.2 重新编程

确保燃油表处于完全访问模式，控制状态寄存器中的 SS 和 FAS 标志必须都未置位（绿色）。若未满足条件，使用适当的数据块代码命令（0x00）清除标志，可在“Write I2C Data Block”功能中输入默认代码 0414,3672 进行解封，输入 ffff, ffff 进行完全访问，或在数据 RAM 屏幕的控制寄存器值字段中输入后按“Enter”。在操作过程中停止扫描以确保连续接收数据。启用扫描后，使用“Write I2C Data Block”功能命令燃油表停止执行并进入 ROM 模式，发送数据块代码 0x000f 到命令 0x00。若成功，屏幕底部的状态将从“Communication OK”变为“Communication Error”。使用文件浏览器按钮找到所需的 .senc 文件，按下“Program”按钮进行编程。编程完成后，按下“Execute”按钮启动程序执行，几秒后状态区域将显示“Communication OK”。关闭并重新打开评估软件以确保数据文件同步。

5.8 Send HDQ 屏幕

使用 HDQ 单 wire 串行通信功能时，需使用特殊命令更改燃油表的模式。该屏幕提供了相应按钮，操作不可逆。进入 HDQ 模式后，HDQ pro 屏幕可用于测试命令和重新编程设备，对于寄存器扫描和数据闪存访问，需使用 HDQ 配套评估程序。

5.9 bqChem

bqChem 提供对先前表征的锂离子电池化学库的访问，还可将化学数据库编程到燃油表中。用户可按化学 ID 或电池制造商进行排序，如需帮助识别电池化学类型，可联系德州仪器的现场代表。

5.10 相关文档

如需相关文档，可联系 TI 现场代表，涉及的文档包括 bq34z110/bq30z55-R1 SBS 1.1 兼容燃油表带 Impedance Track™ 数据手册（文献编号 SLUSB55）、EV2300 EVM 接口板用户指南（SLUU159）和 EV2400 EVM 接口板用户指南（SLUU446）等。

6. 注意事项

6.1 评估板使用条件

该 EVM 仅用于实验室/开发环境的初步可行性评估，除非另有说明，它不是成品电气设备，不适合消费者使用。用户需对其使用承担全部责任和风险，确保产品安全和符合所有相关法律法规及监管要求，合理处理和回收电子组件及包装材料。

6.2 操作规范

需在 TI 推荐的规格和环境条件下操作 EVM，超过指定的 EVM 额定值（如输入和输出电压、电流、功率和环境范围）可能导致财产损失、人身伤害或死亡。连接负载时需参考 EVM 用户指南，不确定负载规格时应联系 TI 现场代表。正常操作时，部分电路组件的外壳温度可能高于 60°C，操作时需注意避免烫伤。只有熟悉电子测量和诊断的合格人员才能使用这些 EVM。

6.3 安全关键应用

如果打算评估组件用于安全关键应用（如生命支持），TI 产品的故障可能导致严重人身伤害或死亡，必须向 TI 明确说明此意图并签订单独的保证和赔偿协议。

6.4 法规合规

不同地区的 EVM 可能需要遵守不同的法规要求，如 FCC、Industry Canada 等。在日本使用该开发套件需遵守日本电波法的相关规定，否则可能会受到处罚。

总的来说，bq34z110EVM 为铅酸电池的燃油表评估提供了一个全面且灵活的解决方案，但在使用过程中需要严格遵守相关的操作规范和注意事项，以确保评估的准确性和安全性。你在使用类似的评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。