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

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