ZHCAB56A January 2021 – February 2022 BQ769142 , BQ76942 , BQ76952
BQ769x2 系列電池監測器件設計有集成式高側 N 溝道 MOSFET 驅動器 CHG 和 DSG。高側開關可實現通過簡單的通信接口輕松連接電池(以 PACK- 基準),這樣在電池受到保護時仍然可以運行。數據表和評估模塊原理圖及圖 1-1 展示了高側電流路徑上的 FET。BQ769x2 使用以共漏極配置連接的串聯 FET。充電 FET 導通時將充電器下拉到電池電壓,放電 FET 導通時將負載上拉到 PACK+。當系統規格包括隔離式接口或要求低側開關時,或者設計中采用的 FET 不易在高側驅動時,可能需要使用低側開關。圖 1-2 展示了低側的 FET 和共漏極配置。放電 FET 導通時將 PACK- 下拉到電池負極,充電 FET 導通時將充電器負極上拉到電池負電壓。
圖 1-1 高側 FET
圖 1-2 低側 FETBQ769x2 不包括集成的低側驅動器,但具有數字輸出 DDSG 和 DCHG,它們綜合了 FET 輸出狀態與預充電和預放電狀態,并發出 FET 的理想狀態信號。若要實施驅動器,宜查看 FET 柵極所需的電壓范圍。電路“GND”基準位于電池負極的情況下,當放電 FET 關斷時,放電 FET 柵極位于 GND 電平,PACK- 可由負載電阻拉至 PACK+,如圖 1-3 中所示。系統在此狀態下無法充電,充電 FET 也可以通過 VBAT 的柵極電壓關斷。當放電 FET 導通時,其柵極電壓升高到電壓 VFETON,該電壓將使放電 FET 導通。PACK- 下拉至 GND 電壓,如圖 1-4 中所示。充電 FET 柵極也可以由 VFETON 電壓導通,以消除體二極管上的壓降并避免 FET 發熱。忽略檢測電阻和 FET 電阻的壓降,PACK- 電壓處于 GND。
圖 1-3 放電 FET 關斷,連接負載
圖 1-4 放電 FET 導通,連接負載當充電 FET 在連接充電器的情況下關斷時,PACK- 電壓將低于 GND 電平。若要使充電 FET 保持關斷,柵極電壓必須接近 PACK- 電壓,如圖 1-5 中所示。當充電 FET 在連接充電器的情況下導通時,柵極上升到 VFETON 電壓,PACK- 上拉至 GND 電平,參見圖 1-6。
圖 1-5 充電 FET 關斷,連接充電器
圖 1-6 充電 FET 導通,連接充電器如果反向充電器可以連接到電池,則電池和充電器的電流同向。檢測到故障且 FET 為開路時,反向充電器將使 PACK- 電壓高于 PACK+ 電壓。放電 FET 必須承受高電壓,充電 FET 柵極電壓必須上升,以防止損壞 FET。圖 1-7 中顯示了這種情況。
圖 1-8 匯總了 FET 柵極的電壓范圍。放電柵極必須從導通時的 VFETON 變為關斷時的 GND 電平。充電 FET 柵極電壓必須從 VFETON 變為 PACK- 電壓以關斷 FET,但根據 FET 和系統條件,該電壓的范圍可能很大(高于或低于電池電壓)。驅動器電路設計將需要提供并適應這些電壓范圍。
圖 1-7 反向充電器,FET 關斷
圖 1-8 低側 FET 柵極的電壓范圍