TI新能源汽车电池管理系统解决方案(三)—TIBQ76PL455A硬件资源

下面我们来看看

BQ76PL455A-Q1的一些硬件方面的

一些基本的一些资源和规格

首先

一个简单的描述

我们可以看一下

它的一些具有的一些特点

首先呢

它是一个监视器

就可以做测量 保护以及被动均衡

同时可以支持到 16 串

最低功率电压是 12 伏

同时它是一个可堆叠的

也就是说它支持菊花链的一个堆叠使用

最多可以直到16个器件

相对来讲就是说

可以直到256串

那这个基本上对于绝大数的

一个车的应用都是非常足够的

同时呢就是说

它是提供了一个独立的

一个外部均衡的一个驱动

提高被动驱动的一个电流

同时呢就是说

它的菊花链是采用了差分通讯

所以这也是可以使得它

支持包与包之间的那种菊花链通讯

不需要做任何的一些其它的一些隔离

当然车标是没有问题

另外除了这个之外

就是说他有八个温敏的一个测量输入

平均来讲就是说

对于一个16串的一个电子包来讲的话

它可以做到每两节电池之间放一个温敏

除了这个之外

它还有6个数字 GPIO

做一些其它的一些目的和用途

它的工作范围是零下40度到105度

封装是 TQFP80

那对于 PL455 来讲它有三种使用模式

第一种就是我们称之为叫端端模式

其实就是比较简单

比较传统的一种应用

就是说前面就是一个AFE

再加一个 MCU

然后再转一个 CAN 出去

每个电池包里面都采用这种结构

这是说比较常见的端端模式

不使用这种菊花链

所以大家就说这个电路一个应用的

一个很简单的示意图

那么可以看到

和 MCU 直接通过串好

跟这455通讯就可以

它自己可以通过它自己的

一个 regulator

也就是说外部的 LDO

可以给自己来供电

对于 VIO 来讲的话

就是看你的 MCU 是从哪里供电的

有外部的

那你就把 VIO 用你的

跟 MCU 相同的供电电压就可以

这是比较传统的

所以很简单

第二种的话就是

它最主要的最典型的应用

那就是菊花链的一个应用

菊花链的应用有一个好处就是说

对于电池包里面来讲

它仅仅只需要一个 PL455 就可以

如果采用被动均衡的话

其它的那个 MCU 啊

CAN通讯都是不需要的

那就是说

它自己可以自动的去通过

最底下的455跟所有菊花链上面的

所有电子模块进行一个通讯

那在这种情况下的话

它的整个系统的编排时的成本

会大大的一个降低

同时就是说

它这么一个包里面它的供电

其实也是可以直接通过 PL455

这么一个控制器给供电就可以了

所以这旁边也是它的一个很简单的示意图

非常简单

一个包里很可能就一个芯片就可以搞定

外围电路也是非常简单的

那除了这个之外呢

就是说它还有一个工作模式

我们称之为叫做桥接模式

这是为什么呢

就是说

这在于一些应用

它要求所有的电池组的

一个模块是标准化的

那意味着就是说

在我所有的模块里面电路板都是一样的

同时呢就是说

那我的主控这边跟我的高压侧

也就是电池侧

可能距离也不是遥远

在这种情况下

只需要用一个 MCU

然后通过串口过来

直接连到一个很远的一个电池包里面去的话

可靠性不够

所以呢就是说很多客户希望

我还是使用菊花链这种差分通讯的方式

跟我的主控进行通讯

那这种情况下其实实现起来就比较简单

就是说

如果我的主控里面也放一个455

那455就它自动就可以

支持菊花链的一个通讯

大致的就是说

它不做其他的功能

只是做这个功能

其它的采样功能基本就没用了

只做一个桥接的功能

在这种情况下呢

供电还是可以

它自己可以支持到一个 12-20伏的供电

基本上就是说你主控的辅助电源

基本上就能够满足要求

然后呢就是说

只要按这个简化的一个应用看

就可以看的出来

但是如果你说

电压更高

超过20伏的话呢

那也比较简单

就是说你把分压电阻可以多加几路

这样子的话呢

反正保证每一个通道的输入电压

不要超过5.5就可以了

这样就省块芯片

虽然我们仅仅是用了它的一个通讯的功能

那对于455来讲

这个我们可以看它的一个简化的一个内部框图

其实455内部呢就是说分两个带

一个带我们称之为叫模拟带

另一个带就是数字带

那模拟带这边呢

它主要第一个呢

肯定是最主要的

就是每一个通道电压的一个转换

就是我们叫 MUX

或者是叫 level shift 电路

它会把每一节电池的电压进行转换给它送出去

另外呢就是

我这个模块的一个测量电路

还有我的那个带温

模拟带的一个温度测量

还有 VM 就是说它的那个 charge pump

负压的一个输入

还有一个4.5伏参考电压的输入

就是这里面都是可以

送到注入ADC去的一些信号

那除了这个之后呢

我们可以看到就是说

它在每一个通道上面

都有一个独立的比较器

其实独立的两个比较器

一个是过压的

一个是欠压的

这其实就是相当于是455的一个二极保护

纯硬件的二级保护 纯模拟的

在每一个通道上面

都有一个欠压过压的一个保护比较器

另外呢我们就是会看到

每个通道里面都提供了

一个独立的均衡的一个驱动

然后呢就是说

这个 VModule 的一个分压

当然还有内部的一个10伏的一个 LDO

VP 的一个 regulator

这是它外部的一个 LDO 的一个控制器

除了这个之外呢

还有一个charge pump

是可以提供一个正负压的

这样子呢就是说

可以更好地提供

我们的转出去电压的一个准确度

或者也就是说精度

所以说这是模拟部分

我们也可以认为它就是一个高压部分

下面呢这个就说是455的一个数字模块

数字模块最主要的一条它是一个 ADC 的

所以这个 ADC 除了可以测

前端模拟端输入的那些通路之外

其实它还另外测 AUX 通道

比如说温度

这也是可以直接输入到这个 ADC 的

同时呢它的带温还有1.8伏

专门给数字 key 这边用的电压的一个测量

都是可以通过 ADC 这边来进行检测的

这其实也是这个芯片的内部自检程序的一部分

那除了这个之外呢就是说

这里面还有一个状态机

它可以进行一些简单的逻辑判断

同时还有 EEPROM 里面对于配置的保留

我们客户最终的一些应用的一些参数配置

同时呢就是说

所有的通讯接口都是在这个数字模块里面

包括了它跟那个主机端的串口通讯

同时呢对上对下的一个菊花链的一个通讯

那就是还有 GPIO

6个 GPIO 也是输入在里边

同时呢就是说

有一个5伏 Always On LDO

这个其实是这是一个常在的一个电压

其实主要是用来作为一个唤醒

监控这个唤醒信号

并行去保留这个唤醒电路的

当然这个电压在那个正常情况下

它是用 VDIG 来供电的

那除了这个 5伏 LDO 之外呢

它还有一个2.5伏的

一个 bandgap reference

这其实是给那个数字部分使用的

另外呢 LDO 还有1.8伏

这是给它状态机用的

这是它的数字部分

那这一页呢就是说

大家可以看到一个比较简略的

一个整个芯片的一个电源的一个框图

所以从这里面可以看得出来呢

就是说

首先第一个给大家5伏 VAO 起来之后呢

它从 VDIG 这边起来的

另外呢就是说我们可以看到

除了 VTOP 之外

它是无论如何要接到电芯这边之外

VP 啊 VIO 啊 VDH 啊

是都可以

是都可以

通过外部辅助电源供电也都是可以的

这时候我们不需要使用

它那个 regulator 就可以了

那除了这个之外呢

我们这里面可以看到两个比较重要的电源

一个电源是 2.5 伏 reference

这个是用于内部的 ADC 振荡器的

所以这个是非常重要的

所以这个是非常重要的

那它外边一般只需要加一个去耦电容就可以

另外呢我们可以看到

它的参考比较器的

reference 是单独的

一个4.5伏的一个 reference

好

这是对 bq76PL455 的硬件资源

进行的一个简单的一个介绍

下边的话呢我们会接到下一个部分

我们接着会看一下

bq76PL455 在软件啊指令啊

还有通讯方面的一些特性或者是要求

谢谢大家

下面我们来看看

BQ76PL455A-Q1的一些硬件方面的

一些基本的一些资源和规格

首先

一个简单的描述

我们可以看一下

它的一些具有的一些特点

首先呢

它是一个监视器

就可以做测量 保护以及被动均衡

同时可以支持到 16 串

最低功率电压是 12 伏

同时它是一个可堆叠的

也就是说它支持菊花链的一个堆叠使用

最多可以直到16个器件

相对来讲就是说

可以直到256串

那这个基本上对于绝大数的

一个车的应用都是非常足够的

同时呢就是说

它是提供了一个独立的

一个外部均衡的一个驱动

提高被动驱动的一个电流

同时呢就是说

它的菊花链是采用了差分通讯

所以这也是可以使得它

支持包与包之间的那种菊花链通讯

不需要做任何的一些其它的一些隔离

当然车标是没有问题

另外除了这个之外

就是说他有八个温敏的一个测量输入

平均来讲就是说

对于一个16串的一个电子包来讲的话

它可以做到每两节电池之间放一个温敏

除了这个之外

它还有6个数字 GPIO

做一些其它的一些目的和用途

它的工作范围是零下40度到105度

封装是 TQFP80

那对于 PL455 来讲它有三种使用模式

第一种就是我们称之为叫端端模式

其实就是比较简单

比较传统的一种应用

就是说前面就是一个AFE

再加一个 MCU

然后再转一个 CAN 出去

每个电池包里面都采用这种结构

这是说比较常见的端端模式

不使用这种菊花链

所以大家就说这个电路一个应用的

一个很简单的示意图

那么可以看到

和 MCU 直接通过串好

跟这455通讯就可以

它自己可以通过它自己的

一个 regulator

也就是说外部的 LDO

可以给自己来供电

对于 VIO 来讲的话

就是看你的 MCU 是从哪里供电的

有外部的

那你就把 VIO 用你的

跟 MCU 相同的供电电压就可以

这是比较传统的

所以很简单

第二种的话就是

它最主要的最典型的应用

那就是菊花链的一个应用

菊花链的应用有一个好处就是说

对于电池包里面来讲

它仅仅只需要一个 PL455 就可以

如果采用被动均衡的话

其它的那个 MCU 啊

CAN通讯都是不需要的

那就是说

它自己可以自动的去通过

最底下的455跟所有菊花链上面的

所有电子模块进行一个通讯

那在这种情况下的话

它的整个系统的编排时的成本

会大大的一个降低

同时就是说

它这么一个包里面它的供电

其实也是可以直接通过 PL455

这么一个控制器给供电就可以了

所以这旁边也是它的一个很简单的示意图

非常简单

一个包里很可能就一个芯片就可以搞定

外围电路也是非常简单的

那除了这个之外呢

就是说它还有一个工作模式

我们称之为叫做桥接模式

这是为什么呢

就是说

这在于一些应用

它要求所有的电池组的

一个模块是标准化的

那意味着就是说

在我所有的模块里面电路板都是一样的

同时呢就是说

那我的主控这边跟我的高压侧

也就是电池侧

可能距离也不是遥远

在这种情况下

只需要用一个 MCU

然后通过串口过来

直接连到一个很远的一个电池包里面去的话

可靠性不够

所以呢就是说很多客户希望

我还是使用菊花链这种差分通讯的方式

跟我的主控进行通讯

那这种情况下其实实现起来就比较简单

就是说

如果我的主控里面也放一个455

那455就它自动就可以

支持菊花链的一个通讯

大致的就是说

它不做其他的功能

只是做这个功能

其它的采样功能基本就没用了

只做一个桥接的功能

在这种情况下呢

供电还是可以

它自己可以支持到一个 12-20伏的供电

基本上就是说你主控的辅助电源

基本上就能够满足要求

然后呢就是说

只要按这个简化的一个应用看

就可以看的出来

但是如果你说

电压更高

超过20伏的话呢

那也比较简单

就是说你把分压电阻可以多加几路

这样子的话呢

反正保证每一个通道的输入电压

不要超过5.5就可以了

这样就省块芯片

虽然我们仅仅是用了它的一个通讯的功能

那对于455来讲

这个我们可以看它的一个简化的一个内部框图

其实455内部呢就是说分两个带

一个带我们称之为叫模拟带

另一个带就是数字带

那模拟带这边呢

它主要第一个呢

肯定是最主要的

就是每一个通道电压的一个转换

就是我们叫 MUX

或者是叫 level shift 电路

它会把每一节电池的电压进行转换给它送出去

另外呢就是

我这个模块的一个测量电路

还有我的那个带温

模拟带的一个温度测量

还有 VM 就是说它的那个 charge pump

负压的一个输入

还有一个4.5伏参考电压的输入

就是这里面都是可以

送到注入ADC去的一些信号

那除了这个之后呢

我们可以看到就是说

它在每一个通道上面

都有一个独立的比较器

其实独立的两个比较器

一个是过压的

一个是欠压的

这其实就是相当于是455的一个二极保护

纯硬件的二级保护 纯模拟的

在每一个通道上面

都有一个欠压过压的一个保护比较器

另外呢我们就是会看到

每个通道里面都提供了

一个独立的均衡的一个驱动

然后呢就是说

这个 VModule 的一个分压

当然还有内部的一个10伏的一个 LDO

VP 的一个 regulator

这是它外部的一个 LDO 的一个控制器

除了这个之外呢

还有一个charge pump

是可以提供一个正负压的

这样子呢就是说

可以更好地提供

我们的转出去电压的一个准确度

或者也就是说精度

所以说这是模拟部分

我们也可以认为它就是一个高压部分

下面呢这个就说是455的一个数字模块

数字模块最主要的一条它是一个 ADC 的

所以这个 ADC 除了可以测

前端模拟端输入的那些通路之外

其实它还另外测 AUX 通道

比如说温度

这也是可以直接输入到这个 ADC 的

同时呢它的带温还有1.8伏

专门给数字 key 这边用的电压的一个测量

都是可以通过 ADC 这边来进行检测的

这其实也是这个芯片的内部自检程序的一部分

那除了这个之外呢就是说

这里面还有一个状态机

它可以进行一些简单的逻辑判断

同时还有 EEPROM 里面对于配置的保留

我们客户最终的一些应用的一些参数配置

同时呢就是说

所有的通讯接口都是在这个数字模块里面

包括了它跟那个主机端的串口通讯

同时呢对上对下的一个菊花链的一个通讯

那就是还有 GPIO

6个 GPIO 也是输入在里边

同时呢就是说

有一个5伏 Always On LDO

这个其实是这是一个常在的一个电压

其实主要是用来作为一个唤醒

监控这个唤醒信号

并行去保留这个唤醒电路的

当然这个电压在那个正常情况下

它是用 VDIG 来供电的

那除了这个 5伏 LDO 之外呢

它还有一个2.5伏的

一个 bandgap reference

这其实是给那个数字部分使用的

另外呢 LDO 还有1.8伏

这是给它状态机用的

这是它的数字部分

那这一页呢就是说

大家可以看到一个比较简略的

一个整个芯片的一个电源的一个框图

所以从这里面可以看得出来呢

就是说

首先第一个给大家5伏 VAO 起来之后呢

它从 VDIG 这边起来的

另外呢就是说我们可以看到

除了 VTOP 之外

它是无论如何要接到电芯这边之外

VP 啊 VIO 啊 VDH 啊

是都可以

是都可以

通过外部辅助电源供电也都是可以的

这时候我们不需要使用

它那个 regulator 就可以了

那除了这个之外呢

我们这里面可以看到两个比较重要的电源

一个电源是 2.5 伏 reference

这个是用于内部的 ADC 振荡器的

所以这个是非常重要的

所以这个是非常重要的

那它外边一般只需要加一个去耦电容就可以

另外呢我们可以看到

它的参考比较器的

reference 是单独的

一个4.5伏的一个 reference

好

这是对 bq76PL455 的硬件资源

进行的一个简单的一个介绍

下边的话呢我们会接到下一个部分

我们接着会看一下

bq76PL455 在软件啊指令啊

还有通讯方面的一些特性或者是要求

谢谢大家