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特征
•3芯或4芯串联保护控制
•自动过流和短路保护
•向电池管理主机提供单个电池电压
•集成单元平衡控制
•兼容I2C的用户界面允许访问电池信息
•启动保护的用户控制
•集成3.3-V 25毫安LDO
•可编程关机和断电控制
•为三个外部FET提供驱动
•典型的140μA低电源电流
•短路电流保护的可编程阈值和延迟
•为三个外部FET提供驱动
•可直接与bq2083/5接口，实现完整的电池管理解决方案
应用
•笔记本电脑电池组
•试验设备
说明
bq29311是一款三芯或四芯锂离子电池组保护模拟前端（AFE）集成电路，集成了3.3伏25毫安低压差调节器（LDO）和兼容I2C的接口，可提取电池参数，如电池电压和控制输出状态。其他参数，如过电流保护阈值和延迟，也可以编程到bq29311中，以增加电池管理系统的灵活性。
bq29311通过电池管理主机的控制，在过电流、短路、过压和欠压条件下提供安全保护。在过电流和短路情况下，bq29311可以直接激活FET驱动器作为二级保护级别。通信接口允许主机控制和观察保护的当前状态，设置过电流和过载水平，设置过电流和过载消隐延迟时间、短路阈值水平和短路消隐延迟时间，并对VREG的关断电压和断电检测阈值进行编程。
每个电池由放电路径平衡，放电路径由可通过I2C兼容接口访问的内部控制寄存器启用。最大电流由外部串联电阻器设定，每个电池的绝对最大放电电流为10毫安。
引脚分配
订购信息
功能框图
交流定时规范（I2C兼容串行接口）
申请信息
预充电模式限流电阻选择
选择该电阻值时应考虑最大潜在充电电压，该电压应包括故障充电器的电压，以确保0-V和预充电模式电流水平在所有条件下都在理想范围内。
这种方法可以确保电阻器的尺寸正确，以提供安全的零电压充电和最佳的预充电性能。
功能描述
集成调节器
此调节器的输入来自电池组或电池组正极端子，有效范围为VSD至25 V。这两个电源输入在内部为“或”。需要一个外部二极管来保护不受控制的充电。输出通常为3.3 V±5%（TA=−25℃ 至85℃ ），最大输出电流为25 mA。稳定运行的输出电容通常为1μF。VSD和25 V之间的输出电压线调节为±20 mV（最大值）。在0的电流范围内，负载调节为±20 mV（最大值）。1毫安到25毫安。
只有当VPACK达到有效输入电压时，调节器输出才会启动。达到此电压后，即使VPACK电压被移除，也会通过VBAT从电池向调节器的bios供电。
停机和断电
如果VBAT处的电压低于7.975 V±5%（默认值），bq29311将BRWO位设置为1 in状态（b4），并触发XALERT输出。SDV寄存器（b4−b7）中的值决定了阈值，可在0.3 V步进下从7.975 V编程到12.475 V（下降沿的精度为±5%），并具有50 mV±30%的滞后。
读取状态寄存器将清除brownout中的XALERT，但OCL（CONTROL，b0）必须从0到1到0；然后必须读取状态，以清除BRWO位。
如果VBAT处的电压低于6.475V±5%（默认值），则可关闭调节器。SDV寄存器（b0−3）中的值决定了阈值，该阈值可以从6.475 V编程到10.975 V，步长为0.3 V，下降沿的精度为±5%，滞后为50 mV±30%。
当输入电压低于关机阈值且VPACK不存在更高电压时，设置SHDN（状态，b5），bq29311进入休眠模式并关闭CHG、DSG和PCHG。此模式下的电流消耗低于1μA。当输入电压高于关机阈值时，SHDN被清除。XALERT不响应关闭。
过流、过载、短路检测
过电流、过载和短路检测用于检测充电或放电方向上的异常电流。此安全特性用于保护pass FET、电池和任何其他内联组件免受过大电流条件的影响。检测电路还包括一个消隐延迟，然后驱动用于关断的pass FET的控制。
过电流、过载和短路阈值在OCVD/C和SCV寄存器中设置，默认值分别为50 mV和100 mV。单个过电流（充电）和过载（放电）阈值可编程为从50 mV到205 mV，步骤为5 mV，滞后为10 mV±30%。单个短路阈值可编程为从100 mV到475 mV，步长为25 mV，滞后为50 mV±20%。
过流、过载、短路延时
过电流和过载延迟允许系统瞬时接受高电流状态。默认过电流延迟为1ms。可通过OCD寄存器增加延迟时间，其中可独立定义过流和过载延迟。OCD寄存器可编程范围为1 ms至31 ms，步长为2 ms。
短路延迟的默认值为0毫秒，也可在SCD寄存器中编程。该寄存器可编程为0到915μs，步长为61μs。
过流、过载和短路响应
当检测到过电流、过载或短路情况时，CHG和DSG FET关闭，PCHG FET打开，从而将充电电流限制在预充电率。状态（b0…b3）寄存器报告放电短路、充电短路、过载（放电过电流）和过电流的详细信息。相应的状态（b0…b3）位设置为1，XALERT输出改变状态。该条件被锁定，直到控制（b0）被设置，然后复位。如果通过重置控制（b0）打开FET，并且错误条件仍然存在于系统中，则设备再次进入保护响应状态。
电池电压
电池电压被转换为允许系统主机测量电池的单个串联元件。
串联元件电压转换为基于GND的电压，等于串联元件电压的0.15。这提供了一个从0伏到4.5伏的范围。平移输出与输入成反比。
编程单元选择（b0…b1）选择单个系列元素。电池选择（b2。b3）选择串联元件的测量模式。这允许为字符串中的每个元素确定偏移量。
电池电压监视器放大器增益的校准
电池电压监测放大器有一个偏移，可以校准，以提高精度。
以下步骤说明如何测量和计算偏移：
1、 设置CAL2=0，CAL1=1，VM1=0，VM0=0输出电压包括偏移量，用VOUT1=0.975+（1+K）×VOS（V）
式中，K=VCELL比例因子；VOS=内部运算放大器输入端的偏移电压
2、 设置CAL2=1，CAL1=0，VM1=0，VM0=0输出电压包括比例因数误差和偏移量，用
VOUT2=0.975+（1+K）×VOS–K×0.975（V）
3、 计算（VOUT1–VOUT2）/0.975结果是实际的比例因子KACT，用
KACT=（VOUT1–V输出2）/0.975=（0.975+（1+K）×VOS）—（0.975+（1+K）×VOS–K×0.975）/0.975=K×0.975/0.975=K
4、 计算实际偏移值，其中：VOS（ACT）=（VOUT1–0.975）/（1+KACT）
5、 校准电池电压的计算公式为：VCn−VC（n+1）=[0.975+（1+KACT）×VOS（ACT）–VCELLOUT]/KACT
细胞平衡控制
电池平衡控制允许控制任何一个串联元件的小放电。这种放电的目的是使串联元件达到相同的电压。放置在输入引脚和正串联元件节点之间的串联电阻控制放电电流值。
使用单元选择（b4…b7）进行单个系列元件选择。如果bits电池选择（b4…b7）为零，电池平衡放电也被禁用。当所有单元选择（b4…b7）位设置为1时，所有串联元件放电。
DSG和CHG FET驱动器控制
如果违反OC或SC安全阈值，bq29311将驱动FET关闭。只有在bq29311集成保护控制允许的情况下，主机才能强制任何FET打开或关闭。DSG和CHG FET驱动栅极到漏极电压被钳制到15 V（最大）和11 V（典型值）。
FET驱动器的默认状态是关闭。主机可以通过编程控制（b1…b2）来控制FET驱动，其中b1用于控制外部放电FET，b2用于控制外部充电FET。这些控制仅在停机未激活时有效。
PCHG场效应管驱动器控制
PCHG场效应晶体管用于电池欠压时，允许有限的调节电流模式，如预充电和0伏充电。在启动bq29311（充电器连接到电池组）时，当VPACK为3.8 V至5.25 V时，PCHG被钳制到3.5 V。因此，实际的VPACK电压由该PCHG箝位电压和外部预充电FET的VGS（栅极源电压）决定。当VPACK大于5.25v时，PCHG电压控制在VPACK的三分之二。
PCHG的默认状态是on。有两种方法可以拉上PCHG来关闭预充电FET。一种是通过串行通信通过控制寄存器。将控制寄存器中的b3设置为1可关闭预充电FET。另一种方法是使用CNTL。浮动CNTL或将CNTL拉到VREG可以关闭预充电FET以及CHG和DSG FET。
预充电操作期间不应用过电流、过载和短路检测。与外部预充电场效应晶体管串联的外部电阻器限制预充电操作的电流。
热敏电阻驱动电路
图特引脚可以用来驱动VREG的热敏电阻。在25°C时，典型的热敏电阻电阻电阻为10 kΩ。默认状态为关闭以节省电源。最大输出阻抗为100Ω。TOUT（控制寄存器的b6）启用或禁用此功能。TOUT（控制寄存器的b6）启用或禁用此功能。
LED驱动电路
LED驱动器提供来自VREG的电流源。LEDEN（控制寄存器的b5）启用或禁用此功能。
控制输入（CNTL）
控制输入在内部被拉到VREG，这将禁用所有FET输出。当CNTL被拉到GND时，bq29311控制输出由安全和寄存器控制逻辑控制。可以添加一个外部上拉，使上拉到更高的电压。这可能导致通过CNTL输入到GND的额外100μA泄漏。
时钟输入（CLKIN）
时钟输入允许在确定过电流和短路保持时间时，使用外部时基来提高延迟定时的精度。标准频率为32.768 kHz，但必须高于30 kHz。该输入通过内部100-kΩ电阻器向上拉。
CLKIN管脚的转换阻止了内部振荡器，因此如果外部输入停止振荡，内部振荡器将启动并启用所有的定时功能。
通信
I2C兼容串行通信提供对bq29311数据区的读写访问。数据通过单独的数据（SDATA）和时钟（SCLK）引脚进行时钟。bq29311作为从设备，不产生时钟脉冲。与bq29311的通信可以从GPIO管脚或主机系统控制器的I2C支持端口提供。bq29311的从机地址为7位，值为0100 000（0x20）。
bq29311没有与I2C规范兼容的以下功能。
*bq29311始终被视为奴隶。
*bq29311不支持I2C规范的通用代码，因此不返回ACK，而是返回NACK。
* bq29311不支持地址自动递增，允许连续读写。
*bq29311允许在同一位置写入或读取数据，而无需重新发送位置地址。
单元格选择
该寄存器决定了电压测量和转换的单元选择、单元平衡和单元电压监测的操作模式。
单元格选择b0−b1（VM0−VM1）
这两个位选择串联单元进行电压测量转换。
单元选择b2−b3（CAL0，CAL1）：这些位决定电压监视器块的模式。
电池选择b3−b6（电池1−电池4）：这四个位选择电池组平衡放电的系列电池。如果位b4…b7设置为零（默认值），则单元平衡放电被禁用；如果位b4…b7设置为1，则所有单元都将放电。
CELL1=1=底部系列元素
CELL2=1=第二低系列元素
CELL3=1=第二高系列元素
CELL4=1=top系列元素
图2显示了bq29311智能锂离子电池保护器的典型应用。保护三或四系列锂离子电池不被过充和过放电以及提供短路保护所需的所有功能都包含在一个芯片中。
建议在VCELL引脚处使用R-C滤波器，其中RVCELL=100Ω（典型值）和CVCELL=100 nF（典型值）。
单元连接顺序
电池应按以下顺序连接：电池负极连接至VC5，电池正极连接至VC1，底部电池顶部连接至VC4，第二电池顶部连接至VC3，第三电池顶部连接至VC2。
3或4单元配置
图1显示了4系列单元的配置。在3单元配置中，VC1对VC2短路，并且R3和C13被移除。VC2、VC3、VC4和VC5引脚用于三个单元。
机械数据
PW（R-PDSO-G**）塑料小外形包装
注：A.所有线性尺寸单位均为毫米。
B、 本图纸如有更改，恕不另行通知。
C、 主体尺寸不包括不超过0.15的模具飞边或突出物。
D、 属于JEDEC MO-153。
