bq29312A是双电池、三电池和四电池锂离子或锂聚合物电池保护AFE

元器件信息   2022-11-21 09:54   142   0  

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特征

•2、3或4单元串联保护控制

•可直接与bq2084燃气表接口

•为电池管理主机提供单独的电池电压和电池电压

•集成单元平衡驱动器

•I2C兼容用户界面允许访问电池信息

•可编程阈值和延迟充电时过载和短路出院手续

•系统警报中断输出

•主机控制可以启动休眠电源模式和船舶模式

•集成3.3-V,25毫安LDO

•电源电压范围为4.5 V至25 V

•典型的60-微安的低电源电流

bq29312A与bq29312完全兼容

应用

•笔记本电脑

•医疗和测试设备

•便携式仪器

说明

bq29312A是一款2、3或4芯锂离子电池组保护模拟前端(AFE)集成电路,集成了一个3.3伏、25毫安的低压差调节器(LDO)。bq29312A还集成了I2C兼容接口,以提取电池参数,如电池电压和控制输出状态。其他参数,如电流保护阈值和延迟可以编程到bq29312A中,以增加电池管理系统的灵活性。

bq29312A为蓄电池管理主机提供过充、过载、短路、过压和欠压条件下的安全保护。在过载和短路情况下,bq29312A根据内部配置设置自动关闭FET驱动器。

系统分区图

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通信接口允许主机观察和控制bq29312A的当前状态,实现小区平衡,进入不同的电源模式,设置过载电平,设置过载消隐延迟时间,设置充放电短路阈值电平,设置短路消隐延迟时间。

每个单元的单元平衡通过单元旁路路径执行,该路径通过可通过I2C兼容接口访问的内部控制寄存器启用。最大旁路电流通过外部串联电阻和内部FET导通电阻(典型400Ω)设置。

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(1)、有关最新的包装和订购信息,请参阅本文档末尾的包装。

(2)、bq29312A可以通过在可订购零件号中添加后缀R以磁带和卷盘形式订购,即:BQ29312APWRBQ29312ARTHR。

(3)、QFN包也提供迷你卷,添加后缀T到可订购的零件号,即:bq29312ARTHT。

功能框图

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状态图

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功能描述

低压差调节器(REG)

这个调节器的输入可以从电池组(BAT)或电池组正极端子(pack)获得。输出通常为3.3 V,稳定运行的最小输出电容为4.7μF,并且内部电流受限。在正常运行期间,调节器将输出电流限制在通常50毫安。

初始化

bq29312A内部控制电路由REG电压供电,它也监控REG电压。当REG的电压低于2.3V时,内部电路关闭FET并禁用所有可控功能,包括REG和TOUT输出。REG不启动,除非电压高于V(启动)提供给组件终端。在稳压器启动后,基于电池组电压,即使电池组电压被移除,它仍通过电池输入保持工作。如果BAT输入低于最小工作范围,则如果断开对组件输入的电源,bq29312A将不工作。启动后,当REG电压高于2.4V时,bq29312A处于正常模式。

CHG输出的初始状态取决于PMS输入。如果PMS=PACK,则CHG=ON,但是,如果PMS=GND,则CHG=OFF。

过载检测

过载检测用于检测放电方向的异常电流。此功能用于保护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,然后驱动对通过FET的控制到关闭状态。过载检测电压在OLV寄存器中设置,延迟时间在OLT寄存器中设置。过载阈值可在50 mV到205 mV之间编程,以5 mV为步进,默认值为50 mV,滞后为10 mV。

短路检测

短路检测用于检测充电或放电方向的异常电流。此安全功能用于保护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,然后驱动对通过FET的控制到关闭状态。短路阈值和延迟时间分别在SCC和SCD寄存器中设置,其中SCC用于充电,SCD用于放电。短路阈值可在25 mV步进中从100 mV编程到475 mV,默认值为100 mV,滞后50 mV。

过载和短路延时

过载延迟(默认值=1 ms)允许系统在不断开负载电源的情况下瞬时接受高电流状态。延迟时间可通过OLT寄存器增加,该寄存器可编程为1 ms至31 ms的范围,步长为2 ms。

短路延迟(默认值=0微秒)可在SCC和SCD寄存器中编程。该寄存器可通过61微秒的步骤从0微秒编程到915微秒。

过载和短路响应

当检测到过载或短路故障时,FET关闭。状态(b0…b2)寄存器报告短路(充电)、短路(放电)和过载的详细信息。相应的状态(b0…b2)位设置为1,并触发XALERT输出。此状态被锁定,直到控制(b0)被设置,然后复位。如果通过复位控制(b0)打开FET,并且系统上仍然存在错误条件,则设备重新进入保护响应状态。

电池电压

电池电压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±0.002。这提供了从0 V到4.5 V的范围。平移输出与使用以下方程式的输入成反比。

其中,V(单元输出)=–K×V(单元输入)+0.975(V)

编程单元(b1,b0)选择单个系列元素。单元选择(b3,b2)选择电压监测模式、单元监测、偏移等。

单元电压监测放大器增益的校准

电池电压监测器放大器有一个偏移量,为了提高精度,可以对其进行校准。

根据校准情况,有几种方法。

以下程序以测量和计算偏移量和增益为例。

•步骤1

–设置CAL1=1,CAL0=1,CELL1=0,CELL0=0,VMEN=1

–VREF在±1%的范围内被调至0.975 V,测量VREF可消除其误差。

–直接从VCELL测量内部参考电压VREF。

–VREF=测量的参考电压

•步骤2

–设置CAL1=0,CAL0=0,CELL1=0,CELL0=1,VMEN=1

–输出电压包括偏移量,表示为:VO(4-5)=VREF+(1+K)×VOS(V)

其中K=单元格比例因子

–VOS=内部运算放大器输入端的偏移电压

•步骤3

–设置CAL1=1,CAL0=0,CELL1=0,CELL0=0,VMEN=1

–通过VCELL放大器测量标度参考电压。

–输出电压包括标度因数误差和偏移,表示为:

V(OUTR)=VREF+(1+K)×VOS–K×VREF(V)

•步骤4

–计算(VO(4-5)–V(OUTR)/VREF

–结果是实际比例因子K(ACT),表示为:

K(动作)=(VO(4-5)–V(OUTR))/VREF=(VREF+(1+K)×VOS)-(VREF+(1+K)×VOS–K×VREF)/VREF=K×VREF/VREF=K

•步骤5

–计算实际偏移值,其中:

VOS(ACT)=(VO(4-5)–VREF)/(1+K(ACT))

•步骤6

–校准电池电压的计算方法如下:

VCn–VC(n+1)={VREF+(1+K(ACT))×VOS(ACT)–V(CELLOUT)}/K(ACT)–{VO(4-5)–V(CELLOUT)}/K(ACT)

为了提高测量精度,应测量每个电池电压的VOS(ACT)。

•设置CAL1=0,CAL0=0,CELL1=0,CELL0=1,VMEN=1

•设置CAL1=0,CAL0=0,CELL1=1,CELL0=0,VMEN=1

•设置CAL1=0,CAL0=0,CELL1=1,CELL0=1,VMEN=1

测量VO(3-4)、VO(2-3)、VO(1-2),

•VC4–VC5={VO(4-5)–V(大提琴)}/K(ACT)

•VC3–VC4={VO(3-4)–V(大提琴)}/K(ACT)

•VC2–VC3={VO(2-3)–V(大提琴)}/K(ACT)

•VC1–VC2={VO(1-2)–V(大提琴)}/K(ACT)

细胞平衡控制

单元平衡控制允许为任何一个串联元件控制一个小的旁路路径。该旁路路径的目的是在充电期间减少进入任何一个电池的电流,使串联元件达到相同的电压。置于输入引脚和正串联元件节点之间的串联电阻器控制旁路电流值。使用单元选择寄存器的位4到位7进行单个系列元素选择。

热敏电阻驱动电路(TOUT)

TOUT引脚可以驱动REG的热敏电阻。在25°C时,典型的热敏电阻电阻为10 kΩ。默认状态为关闭以节省电源。最大输出阻抗为100Ω。TOUT在功能CTL寄存器(位5)中启用。

开漏驱动电路(OD)

开漏输出具有1-mA电流源驱动器,最大输出电压为25 V。OD输出由输出控制寄存器(位4)启用或禁用,默认状态为关闭。

沙勒特(沙勒特)

当检测到OL或SC电流故障时,如果SLEEP pin改变状态或发生看门狗故障,XALERT将被低驱动。要清除XALERT,请切换(从0,设置为1,然后重置为0)输出CTL(位0),然后读取状态寄存器。

闩锁清除(LTCLR)

当发生电流限制故障或看门狗定时器故障时,状态被锁定。要清除这些故障,在输出CTL寄存器(位0)中切换(从0,设置1,然后重置为0)LTCLR。

图1是检测到短路后LTCLR和XALERT清除的示例。

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2、3或4单元配置

在3单元配置中,VC1对VC2短路。在2单元配置中,VC1和VC2对VC3短路。

看门狗输入(WDI)

在确定过载和短路延迟周期时,需要将WDI输入用作延迟定时的时基,并用作系统监视器的一部分。

最初,看门狗监视主机振荡器的启动;如果在bq29312A达到其最小工作电压的700 ms内没有来自主机的响应,则bq29312A关闭CHG、DSG和ZVCHG fet。

在这个唤醒周期中,一旦看门狗被启动,它就监视主机是否出现振荡停止状态,该状态被定义为100微秒(典型值)的周期,在该周期中没有接收到时钟输入。如果确定振荡器停止条件,则看门狗关闭CHG、DSG和ZVCHG FET。当主机时钟振荡开始时,WDF被释放,但标志被锁定,直到LTCLR被切换。

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DSG和CHG FET驱动器控制

bq29312A驱动DSG、CHG和ZVCHG FET关闭,如果根据电流方向违反了OL或SC安全阈值。只有在bq29312A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(典型值)。

当PMS=GND时,CHG和DSG FET驱动器的默认状态为关闭。主机可以通过编程输出CTL(b3…b1)来控制FET驱动,其中b1用于控制放电FET,b2用于控制电荷FET,b3用于控制ZVCHG FET。这些控件仅在未处于初始化状态时有效。CHG驱动场效应管可由组件供电,DSG场效应管可由BAT供电。

预充电与0-V充电工作原理

bq29312A既支持具有预充电模式的充电器,也支持不具有预充电模式的充电器。即使电池电压降到0伏,bq29312A也支持充电。详情请参见应用部分。

睡眠控制输入(睡眠)

睡眠输入在内部被拉到REG。当睡眠被拉到REG时,bq29312A进入睡眠模式。休眠模式会禁用所有FET输出,同时也会禁用OL、SC和看门狗故障。RAM配置在退出睡眠模式时仍然有效。主机也可以通过寄存器控制使bq29312A进入睡眠模式。

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功率模式

bq29312A有三种电源模式:正常、睡眠和船运。下表概述了这些电源模式下的操作功能。

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通信

I2C兼容串行通信提供对bq29312A数据区的读写访问。数据通过单独的数据(SDATA)和时钟(SCLK)管脚进行计时。bq29312A用作从设备,不产生时钟脉冲。从主机系统控制器的GPIO管脚或I2C支持端口提供到bq29312A的通信。bq29312A的从机地址为7位,值为0100 000(0x20)。

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bq29312A没有与I2C规范兼容的以下功能。

•bq29312A始终被视为从机。

•bq29312A不返回无效寄存器地址的NACK。

•bq29312A不支持I2C规范的通用代码,因此不返回ACK。

•bq29312A不支持地址自动递增,允许连续读写。

•bq29312A允许在不重新发送位置地址的情况下向同一位置写入或从同一位置读取数据。

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寄存器映射

bq29312A有九个可寻址寄存器。这些寄存器为电池保护系统提供状态、控制和配置信息。

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状态寄存器提供有关bq29312A当前状态的信息。读取状态寄存器将清除XALERT管脚。

状态b0(SCDSG):该位表示放电方向短路。

0=电流低于放电方向的短路阈值(默认值)。

1=电流大于或等于放电方向的短路阈值。

状态b1(SCCHG):该位表示充电方向短路。

0=充电方向的电流低于短路阈值(默认值)。

1=电流大于或等于充电方向的短路阈值。

状态b2(OL):该位表示过载情况。

0=电流小于或等于过载阈值(默认值)。1=电流大于过载阈值。

状态b3(WDF):该位表示发生了看门狗故障。

0=32 kHz振荡正常(默认)。

1=32 kHz振荡停止或未启动,看门狗已超时。

状态b4(SLEEPDET):该位表示bq29312A处于睡眠模式。

0=bq29312A未处于睡眠模式(默认)。1=bq29312A处于睡眠模式。

状态b5(ZVCLMP):该位表示ZVCHG输出被钳制。

0=ZVCHG引脚未夹紧(默认)。1=ZVCHG引脚被夹紧。

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输出CTL寄存器控制bq29312A的输出,可用于清除某些状态。

输出控制b0(LTCLR):当电流限制故障或看门狗定时器故障被锁定时,当从0切换到1并返回到0(默认值=0)时,该位释放故障锁定。

0=(默认)0->1->0清除故障锁存

输出控制b1(DSG):该位控制外部放电FET。

0=放电FET关闭,由系统主机控制(默认)。

1=放电FET开启,bq29312A处于正常工作模式。

输出控制b2(CHG):该位控制外部电荷场效应管。

PMS=接地

0=电荷场效应管关闭,由系统主机控制(默认)。

1=电荷场效应管打开,bq29312A处于正常工作模式。

PMS=包装

0=电荷场效应管关闭,由系统主机控制。

1=充电FET开启,bq29312A处于正常工作模式(默认)。

输出控制b3(XZVCHG):该位控制外部ZVCHG场效应管。

0=ZVCHG FET开启,由系统主机控制(默认)。

1=ZVCHG FET关闭,bq29312A处于正常工作模式。

输出控制b4(OD):该位启用或禁用OD输出。

0=OD为高阻抗(默认值)。1=OD输出激活(GND)。

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状态控制寄存器控制bq29312A的状态。

状态控制b0(睡眠):该位用于进入睡眠电源模式。

0=bq29312A退出睡眠模式(默认)。1=bq29312A进入睡眠模式。

状态控制b1(SHIP):该位用于在不施加电源组电压时进入SHIP电源模式。

0=bq29312A处于正常模式(默认)。

1=bq29312A在取消电池组电压时进入装运模式。

状态控制b2(WDDIS):该位用于启用或禁用看门狗定时器功能。

0=启用时钟监视(默认)。

1=禁用时钟监视。

注:设置WDDIS时要小心。例如,当32 kHz输入失败时,过载和短路延迟计时器将不再工作,因为它们使用相同的WDI输入。如果WDI输入时钟停止,则这些电流保护不起作用。应在任何时候启用WDF,以获得最大的安全性。如果看门狗功能被禁用,则应关闭CHG和DSG FET。

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功能CTL寄存器启用和禁用bq29312A的功能。

功能CTL b0(VMEN):该位启用或禁用电池和电池电压监测功能。0=禁用电压监测(默认)。单元输出被拉低到GND级别。1=启用电压监测。

函数CTL b1(PACKOUT):当VMEN=1时,此位用于将PACK输入转换为单元格pin。电池组电压除以25,在电池上显示,与电池选择寄存器设置无关。0=禁用打包(默认)。1=启用打包。

函数CTL b2(XOL):该位启用或禁用过电流检测功能。

0=启用过载检测(默认)。1=禁用过载检测。

功能CTL b3(XSCC):该位启用或禁用充电的短路电流检测功能。

0=启用充电方向的短路电流检测(默认)。1=禁用充电方向的短路电流检测。

功能CTL b4(XSCD):该位启用或禁用放电的短路电流检测功能。

0=启用放电方向的短路电流检测(默认)。1=禁用放电方向的短路电流检测。

功能CTL b5(TOUT):该位控制热敏电阻的电源。

0=热敏电阻电源关闭(默认)。1=热敏电阻电源打开。

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该寄存器决定电压测量和转换、单元平衡和单元电压监测的操作模式的单元选择。

CELL_SEL b0–b1(CELL0–CELL1):这两个位选择用于电压测量转换的串联单元。

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CELL_SEL b2–b3(CAL1,CAL0):这些位决定电压监视器块的模式。

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CELL_SEL b4–b7(CB0–CB3):这4位选择用于小区平衡旁路路径的串联小区。

单元选择b4(CB0):该位启用或禁用底部串联单元平衡电荷旁路路径。

0=禁用底部串联电池平衡充电旁路路径(默认)。1=启用底部串联电池平衡充电旁路路径。

CELL SEL b5(CB1):该位启用或禁用第二个最低系列的CELL balance电荷旁路路径。

0=禁用串联单元平衡充电旁路路径(默认)。1=启用串联电池平衡充电旁路路径。

小区选择b6(CB2):该位启用或禁用第二高小区平衡电荷旁路路径。

0=禁用串联单元平衡充电旁路路径(默认)。1=启用串联电池平衡充电旁路路径。

小区选择b7(CB3):该位启用或禁用最高串联小区平衡电荷旁路路径。

0=禁用串联单元平衡充电旁路路径(默认)。

1=启用串联电池平衡充电旁路路径。

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应用程序信息

预充电与0-V充电工作原理

为了充电,必须打开充电场效应晶体管(CHG-FET)以产生电流路径。当V(BAT)为0 V且CHG-FET=ON时,V(电池组)与电池电压一样低。在这种情况下,设备的电源电压过低,无法工作。此功能有三种可能的配置,bq29312A可以根据应用需求轻松配置。这三种模式分别是0-V电荷场效应管模式、公共场效应管模式和预充电场效应管模式。

1.0-V充电FET模式-使用附加FET(ZVCHG-FET)提供预充电电流路径,以维持电池组+电压水平。主机充电器应提供预充电功能。

2.公共场效应管模式-不使用专用预充电场效应管。充电场效应晶体管(CHG-FET)被确定设置为默认开启状态。充电器应提供预充电功能。

3.预充电FET模式-使用额外的开漏(OD)管脚驱动FET(PCHG-FET)FET提供预充电电流路径,以维持电池组+电压水平。充电器不提供任何预充电功能。

0-V电荷场效应管模式

在这种模式下,需要使用附加场效应管(ZVCHG-FET)的专用预充电电流路径来维持合适的封装+电压水平。在这种模式下,充电器应提供预充电功能,其中预充电电流水平适用于低于设定水平的电池充电,通常低于每个电池3V。当最低电池电压上升到这个水平以上时,充电器将提供快速充电电流。

这种方法的电路图如图7所示,显示了附加场效应管是如何与电荷场效应管(CHG-FET)并联添加的。

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为了通过0V或预充电电流,必须对ZVCHG-FET施加适当的栅源电压V(GS)。这里,V(PACK)可以用V(GS)表示如下:

V(包)=V(ZVCHG)+V(GS)(ZVCHG-FET栅源电压)

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在bq29312A中,初始状态为CHG-FET=OFF和ZVCHG-FET=ON,初始V(ZVCHG)钳制在3.5v。然后,充电器施加恒定电流并将V(PACK)升高到足以通过a点的预充电电流。例如,如果此时V(GS)为2V,则V(PACK)为3.5V+2V=5.5V。同时,ZVCHG-FET在此时的MOS饱和区中使用,使得V(DS)表示如下:

V(PACK)=V(BAT)+V F+VDS(ZVCHG-FET),其中V(F)=0.7v是DSG-FET背二极管的正向电压,通常为0.7v。

由此导出以下方程式:VDS=4.8伏-伏(电池)

当电池充电时,V(BAT)增加,V(DS)电压降低,达到其线性范围。例如:如果线性区域为0.2V,则该状态将持续到V(BAT)=4.6V(4.8V-0.2V)。

随着V(BAT)的进一步增加,V(PACK)和V(GS)电压增加。但由于ZVCHG-FET是在MOS线性区B点驱动的,所以VDS保持在0.2v。

V(PACK)=VF+0.2v+V(BAT),其中VF=0.7v是DSG-FET背二极管的正向电压,通常为0.7v,R(ZVCHG)的目的是分割ZVCHG-FET和电阻器的散热。

ZVCHG引脚行为如图9所示,其中V(ZVCHG)在开始时设置为0v。

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当V(PACK)超过7v时,V(ZVCHG)=V(PACK)/2。然而,V(ZVCHG)被保持以将组件和ZVCHG之间的电压限制在最大8V(典型值)。该限制旨在避免栅极和ZVCHG-FET源之间的过电压。

信号定时如图10所示。当预充电开始时,(V(BAT)=0 V)V(PACK)被钳制到3.5 V并保持bq29312A操作的电源电压。当V(BAT)达到足够高的电压以供bq29312A工作时,CHG-FET和DSG-FET接通,ZVCHG-FET断开。

虽然电流路径改变了,但仍然施加相同的预充电电流。当V(BAT)达到快速充电电压(每个电池通常为3 V)时,充电器将切换到快速充电模式。

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普通场效应管

这种模式不需要专用的预充电场效应管(ZVCHG-FET)。当PMS=V(包)时,充电FET(CHG-FET)在bq29312A初始化时开启,允许0 V或预充电电流流动。应用电路如图11所示。在这种模式下,充电器应提供预充电功能,其中充电器提供的预充电电流水平适合于在低于设定水平的电池充电,通常低于每个电池3 V。当最低的电池电压上升到这个水平以上时,就会产生一个快速充电电流。

当充电器连接时,PMS处的电压升高。一旦超过0.7V,CHG输出就被驱动到GND,GND打开CHG-FET。充电电流流过CHG-FET和DSG-FET的背二极管。电池组电压由以下方程式表示。

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其中VF=0.7v是DSG-FET背二极管的正向电压,通常为0.7v。

当V(PACK)保持在0.7v以上时,预充电电流保持不变。当V(电池组)和V(电池组)低于bq29312A电源电压时,bq29312A调节器处于非活动状态,主机控制器不工作。因此,在此期间,该芯片组的任何保护功能都不起作用。这种状态一直持续到V(组)高于bq29312A的最小电源电压。

当V(BAT)升高且V(PACK)达到bq29312A最小电源电压时,REG输出激活,向主机提供3.3 V(典型)电源。当达到该电平时,CHG引脚将其状态从GND更改为bq29312A寄存器中由CHG位控制的电平。在这种状态下,CHG输出电平由箝位电路驱动,使其电压电平从0V变为1V。此外,主控制器是激活的,可以打开DSG-FET。

缺点是在0-V充电过程中,bq29312A不起作用。该设备不保护电池,也不向电脑更新电池信息(现在正在充电0伏)。

这种配置有两个优点:

1.电池和电池组之间的电压较低。由于场效应管中的热损失较小,允许更高的预充电电流,并且不需要外部电阻。

2.充电FET在预充电过程中打开。预充电电流可以完全由充电器控制。

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公共场效应管模式期间的信号定时如图12所示。当充电器连接时,CHG-FET开启。当V(BAT)升高,V(PACK)达到bq29312A的最小电源电压时,REG输出激活,主机控制器开始工作。

当V(PACK)足够高时,主控制器打开DSG-FET。当V(BAT)达到快速充电水平时,充电器进入快速充电模式。

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预充电场效应管

这种模式有一个专用的预充电电流路径,使用一个额外的开漏驱动场效应晶体管(PCHG-FET),并维持V(封装)电平。在这种模式下,当PMS输入连接到GND时,bq29312A和主机通过限制系统侧充电器提供的快速充电电流来组合提供预充电功能。

图13显示了这种模式下的bq29312A应用电路。

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PCHG-FET由OD输出驱动,预充电路径中的电阻(PCHG)限制预充电电流。当OD=GND时,则PCHG-FET开启。预充电电流由以下方程式表示:

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•PCHG-FET的负载曲线如图14所示。当漏源电压(VDS)足够高时,PCHG-FET工作在线性区,且电阻较低。通过将VDS近似为0v,预充电电流I(PCHG)表示如下。

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在预充电阶段,CHG-FET关闭,PCHG-FET打开。当主机测得的所有电池电压达到快速充电阈值时,主机控制器打开CHG-FET并关闭PCHG-FET。信号定时如图15所示。

当充电器连接时,CHG-FET、DSG-FET和PCHG-FET已经处于关闭状态。当充电器连接时,它采用V(电池组)。然后,bq29312A REG输出变为活动,并向主机控制器供电。当主控制器启动时,它打开OD引脚,并启用预充电电流。

在这种结构中,必须注意PCHG-FET和串联电阻R(PCHG)的高功耗。当VBAT=0V时,消耗的最大功率是电池组和电池引脚之间的最大差分。例如,具有17.4v快速充电电压和R(PCHG)=188Ω的4系列电池的功耗如下所示。

•IPCHG=(17.4伏–0.0伏)/188欧姆=92.6毫安

•17.4伏×92.6毫安=1.61瓦

一种可选的解决方案是将热敏电阻和电阻结合起来产生R(PCHG);因此,随着温度的升高,电流减小。

一旦最低的电池电压达到快速充电水平(每个电池3.0V),主控制器打开CHG-FET和DSG-FET,并关闭PCHG-FET。

为了有效地提供预充电电流,在预充电期间打开DSG-FET也是合适的,如图15所示。

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摘要

表4总结了bq29312A提供的三种0-V充电选项。

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在各种0-V充电模式之间有许多折衷方案,讨论如下:

•0-V电荷场效应管(1)与普通场效应管(2)当充电器同时具备预充电和充电功能时,可采用两种电路配置。

1.0-V电荷场效应晶体管——即使在预充电期间,bq29312A也处于激活状态。因此,主机可以向系统更新电池状态,并通过检测异常情况来保护电池组。

–在0-V电池电压下,对0-V电荷场效应管施加高压。为了避免过热,必须限制0-V充电电流。

2.公共场效应管-在0-V充电期间,bq29312A和主机不活动。因此,它们无法保护电池,也无法向系统更新电池状态。

–bq29312A可以承受高0-V的充电电流,因为热量不会过多产生。–不需要用于0-V充电的专用FET。

•0-V充电场效应管(1)与预充电场效应管(3)0-V电荷FET(1)和预充电FET(3)模式的电流路径相同。如果0-V充电FET(1)模式与没有预充电功能的充电器一起使用,bq29312A将消耗高达1毫安的额外电流以打开ZVCHG输出。

1.如果充电器具有预充电功能,则ZVCHG-FET仅在0-V充电期间打开。在这种情况下,由于充电器在0-V充电期间已连接,因此不必担心1-mA的增加。

2.如果充电器没有预充电功能,则必须在0-V充电和预充电期间打开ZVCHG-FET。当电池达到过度放电状态时,必须关闭DSG-FET和CHG-FET并打开ZVCHG-FET。原因是电池必须保持0-V充电路径,同时等待充电器连接以限制电流。

–与其他模式的电流消耗相比,在等待充电器在过度放电状态下连接时消耗1毫安非常重要。

•预充电场效应晶体管(3)如果预充电FET(3)模式与具有预充电功能的充电器一起使用,则必须注意限制带电阻的0-V充电电流可能会导致一些问题。充电器可能会立即开始快速充电,或检测到异常情况。

当充电器连接时,充电器可能会提高输出电压以强制预充电电流。为了在0-V充电期间确保bq29312A的电源电压,串联电阻器(RPCHG)的电阻必须足够高。这可能会导致高VPACK,一些充电器可能会将其检测为异常情况。

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