面向电动工具和电动自行车的TI设计方案(三)

在线有些问题的话 那个王成到时候会帮我们筛一下 然后因为时间有限的话 我们今天可能不能一一作答 大家非常热情 之后的话可能会在会后会给大多数的问题 绝大多数的问题一一答复 以书面的形式 今天我们会选择一些个别的问题 这个部分话主要是我来给大家 介绍一下啊我们的纯硬件方案 那首先的话我会介绍一下 纯硬件方案和这个主机控制方案的一个比较 顾名思义 纯硬件方案的话 应该就是说 有芯片的这个硬体 硬件本身对形势进行判断 由于这个方案从而进入一种啊保护状态 那纯硬件方案 尤其由于它是一个非常简单有效的 在低成本和这个空间受限的 这么一个应用环境中很受欢迎 纯硬件保护的这个首先要求是 保护这个保护芯片的本身 要针对一系列必须是事先定义好的 安全事件进行响应 然后在安全事件发生的时候形成开路 或者是其他的这种预报 以达到保护的目的 它其实并不特意强调这个 了解电池系统任意时刻的工作状态 或者是非常详细具体的工作状态 那主要是因为他一般不带有通讯功能 所以的话呢这个没有 MCU 又或者是主机来对它 进行这个信息进行进一步的处理 它所能做的就是对电池实时进行保护 那这个 TI 的代表芯片有 主要是 77905 和 7904 我们其实还有一些其他的这个纯硬件方案 有一些非常简单的纯硬件方案 只是包含 OVP 保护的 那你可以看到主机控制方案的话 其实是需要在各种硬件保护都实现的基础上 所以就说主机控制方案实际上是一种 硬件软件相结合的一种方案 那在任何的时刻的这个电池状态的话 包括电池的电压电流还有这个温度 它都能够得到一个监控并且进入保护 这是一个功能更为强大的方案 比起纯硬件方案的话 可以实现更多高端的功能 比如说均衡然后状态的监控 和电量计量等高端的功能 所以我们这边两种 在纯硬件主机控制方案的话 这个主要的一个介绍的重点 是我们的 BQ77930 940 920 方案 这个这两个的话大致的罗列的比较了一下 就是你可以看到就两种芯片 它其实都有主动保护这样的一个特点 那 77905 本身是设计上面的话 就是可以堆叠的 我们在这个 FET 的驱动 然后这个电池掉电监测这方面的话 这两颗都是相似的 就是他是都有这样的功能的 那我们 77905 的话 因为我看到有观众在问 就是说一组电池如果一个 出现了一个显著的问题 出现了一个显著的问题 比如说它那个线开了怎么办 就连线开了怎么办 那实际上我们有一个叫 open wire 就是断线的保护的功能在 77905 上面 另外的话我们还有这个 77905 由于纯硬件保护的话 由于纯硬件保护的话 TI 做了一个业界非常好的一个功能 就是它是一个超低功耗的 因为考虑到很多工具的话 并没有太多的这个监控功能 这个芯片本身包括它的电路 整个 BOM 的这个电路的话 如果是功耗非常低的话 她实际上有利于整个产品的 这个用户体验和这个电池的续航 另外的话这个是单机工作的意思 就是说他就是自己工作 不需要任何 MCU 来进行这类介入 77930 的话呢作为主机控制的话 除了刚才那些功能之外的话 还有一些主要的差异在于说 它有一个数字通讯接口 所以它能够全数字化的 能够把这个信息都传送给这个 MCU 的主机 然后它带有 ADC 带有库仑计 所以能够对电池的电压温度进行监控 也能够对电流进行采样监控 我们除此之外的是 除了配备主机 一般的通用 MCU 也可以配备 这个 BQ78350 这样一个电量计 这个是 TI 的配套的电量计 那这个部分这张可以给大家看一下 我们这个纯硬件保护方案的一个基本构架 简单的讲就是说 MOSFET 驱动部分的话 可以放在刚才王成介绍的可以放在下面 也可以放在上面 如图所示是放在这个上端的 可能是需要等会我会介绍一个驱动的这个芯片 主要的芯片就是这个 Voltage Monitor 是说这个深绿色的这个部分的话 就是我们这个纯硬件的这个产品 然后他可能会带有一些这个电池均衡的功能 有时候是内置的 有时候是外置的均衡功能 并且有温度的监控和这个电流的监控 BQ77905 和 BQ77904 是一个系列的产品 这个产品的 PPT 的话 实际上有一些非常细小的 这个非常详细的它的这个特性的列表 这个部分的话等一会 我因为会详细分步去介绍 所以这张我就跳过 那首先看一下这个 Protecter 这个 77905 主要是针对锂电池做的 Protecter 它的一些最大的特点 它是一个保护它不是一个监控器 所以它是没有通讯的 其次的话呢它的一个特点就是 高精度的一个电压保护 我们的保护一直是正负10毫伏左右 这个的话呢业绩也是领先的 其次的话呢它有一些这个放电电流的一些保护 包括短路的电流 就 SCD Short Circuit Detection 还有这个两级的这个放电的过流 OCD1 OCD2 然后基本上这颗 现在是没有这个充电电流的一个限制 我们在温度的保护上面的话呢 它可以独立的充放电的温度保护 所以它是可以独立的进行保护 刚才已经讲过了 我们可以做一个可选的这个断线的检测 这是个可选项 MOSFET 的这个体二极管的一个保护 一个另外 Highlight 也就是另外一个这个亮点的话 就是它是一个非常超低功耗的一个芯片 平均的电这个工作电流的话 正常工作电流是 6uA 左右 那关断状态的话 也可以进入更加超低的一个功耗 也可以级联啊 它的这个最高的这个输入电压的范围 是很宽泛的可以达到 36 伏 本身是没有这个均衡功能的 因为它是涉及到这个性价比的考虑 它是 77905 的话是 3 到 5 串的 77904 的话是 3 到 4 串的 那我们可以看一下跟市场上的 一些常用的竞争对手的一个对比 绿色的高亮的部分就是 TI 的产品 我们从三个方面去阐述 就是工作电流 和这个通常那个 OVP 的保护精度 还有一个通常的 OCD 也就是过流保护的精度 它都是遥遥领先的 尤其是在这个工作电流上面的话 看到 6uA 的情况下的话 比很多的竞争对手 是他们的功耗的一半左右 OVP 的精度也可以达到他们的一半 基本上通常是做到二十五 二十或者二十五毫伏 我们可以做到十毫伏 另外我们 OCD 的精度可以做到 将近十毫伏多一点 也就是说电流检测的话 你要用电压去除以那个电阻就是检测电阻 所以我们的精度是十毫伏多一点 12mV 总体来看的话呢 需要主要大家关注的这个电流保护的话 77905 它都具备了 这个产品系列的话呢它是可以叠加的 你可以看到就是我们单颗 然后单颗自己叠加 905 叠加 905 904 混起来叠加 它都是可以实现的 基本电路是这样子的 那它一般是要去做有两个终端的保护电路 那我们统一的这两颗统一的 有一个管脚叫 CCFG 管脚 有一个管脚叫 CCFG 管脚 来进行主要是叫 Cell Config 电芯的堆叠个数 所以的话我左下角有一个列表 就是如果你大家是统一的 就是如果你接地的话 就 ABSS 的话呢它是三串的 如果是接高的话呢 就是 4 串的 如果是 Floating 的就是悬空的话 它是 5 串的 这个只是对针对 905 而言 目前呢这个的这个基本电路是 Low side 然后就是低端的这个 MOS 可以通过改变这个驱动 因为我们的驱动还是比较强的 所以通过增加或减少这个 RDSG RCHG 这两个电阻的话呢来决定这个开关的这个速度 稍微提一下的就是说 我们有一个 Separate 就是独立的这个充电和放电路径 这个部分的话呢可能 这颗芯片的话是可以实现的 而且就是有一些设计上面的一些考虑 因为这个具体考虑的话 我主要是给大家指向一个方向 就是我们有一个叫 772 的 一个 applicate notes 就是应用手册 网址已经贴在这个这个 PPT 上面了 大家可以直接去网站上去参阅 关于这颗芯片就 77905 的话 它的一些详细的电压介绍是这样子的 它有过压和欠压保护 那过压的部分话是 3V-4.575V 它每 25mV 一个 step 然后它的这个延迟的话 是四个延迟的选项 可以从 0.5 到 4.5秒 那欠压的话也是 1.2V-3V 也是比较宽泛的一个范围 它是有在 2.5 伏以下的话 是 100mV 一个 step 2.5 伏以上的话是 50 mV 一个 step 我们也有四个选项 就是 1 到 9 秒的延迟选项 那电流保护的话是这里面这个这张图表的话 实际上是显示了跟刚才王成选出那张是类似的 只是说由于 SCD 就是短路电流 它的这个 Timing 时间的话实在是太短了 所以我们大概是 360 微秒 所以看起来像是一个红色的一根线 在纵轴上 那它实际上是 40 到 340 毫伏 20mV 一个 step 其实说这个电流保护 其实光是说毫伏的话不太直观 所以我稍微的就是给大家做了 一个转换 当然你自己的这个 检测电阻的选型是可以自己去决定 根据你的应用决定的 我只是假设你今天要用的 是一个 2.5 毫欧的检测电阻 2.5 毫欧我给你算一下 直接用电压除以这个 2.5 毫欧 那基本上就说我们的短路电流的 保护的范围的话呢是你可以设定的范围 是 16 安培到 136 安培 然后的话过流一过流二的话分别是 4A 到 34A 8A 到 68A 大概是这样 2.5 毫欧这个检测 这里我是可以提醒一下 就是说我们在测这样子的一个 过流一过流二和短路的时候 不需要任何的比例关系 因为有些可能说是需要说 你设定的选定的 4A 过流一 是不是一定只能选 8A 的这个过流二 这个其实对我们没有任何关系的 你可以任意在这个范围里边 去挑选你想要的这个过流的一个阈值 能够独立设计是非常有优势的一点 对相对于选择是更宽了 那还有一个就是温度保护 温度保护里面有一张图表这个只是示意图而已 并不是说我们这个里面 集成了四个比较比较器它示意图而已 那基本上就说我们是有对四个这个状况 进行了这个温度保护 比如说欠温的就是低温的放电充电 然后那个高温的过温的这个放电和充电 分别有保护下面三张图的话 会给大家稍微详细的介绍一下 就是你怎么样去设定 NTC 的 比如说一般的 NTC 是这样一个 负温度系数的一个曲线的话 那这个曲线它会跟我们的保护这个 保护值是相切的 实际上就是它会 cross 就是切过我们的保护区 那我们是有上面和下面两个阈值的 实际上在每一个保护 比如说任何一种 比如说你要做这个过温的放电保护 它都有两个参数可以选择 那基本上如果你这条曲线 要想调的比较好一些的话 就是说可以通过这个 RTSPU 就是 pull up 拉高电阻 通过调这个电阻的话 可以把这条曲线斜的这条曲线呢 可以抬高或者降低 这样的话呢你可以调节 你的保护参数根据温度去进行选型 如果这条曲线的斜度实际上不是很理想的话 你可以还在这个 RTS 上面并联一个电阻 这个电阻实际上它的作用 就是把低端的这个温度的这条曲线拉平一点点 这样的话你的可选的这个区间是更宽一些了 但是的话呢就是说太过的这种拉得太平的话 可能会对你达到那个阈值的话会稍微有点困难 这个你要具体的去去调节一下 另外的话如果你是要在高端的温度 去进行调节的话 去进行调节的话 加一个串联电阻 这个可以把这条曲线的右半部分 可以稍微拉平一些 所以所有的这个三个部分都是 使用同样的一个方程 这个方程就是再看一下 就在这张图表的下面的这个部分 下面中间的部分就是基本上你要把等效电阻算出来 然后呢利用这个方程可以去计算