ZHCAC47 February 2023 BQ769142 , BQ76942 , BQ76952 , ISO1640 , LM5168
4 堆疊組的電流消耗
TIDA-010247 設(shè)計(jì)指南介紹了堆疊式 BQ769x2 設(shè)計(jì)的輔助電源策略。在 MOSFET 開啟的待機(jī)模式下（DET 下拉至低電平，接地），TIDA-010247 的總電流消耗約為 300μA，堆疊組之間的電流差約為 10μA。如果 MOSFET 關(guān)斷（DET 懸空），總電流消耗減少至約 200μA，電流差增加至約 50μA。TIDA-010247 利用頂部 BQ769x2 電荷泵來打開和關(guān)閉 MOSFET；因此，與 MOSFET 關(guān)斷狀態(tài)相比，頂部 BQ769x2 的 MOSFET 處于開啟狀態(tài)時(shí)電流消耗更大，導(dǎo)致總電流消耗更大。在待機(jī)模式下，主機(jī) MCU 通過拉低 EN 來關(guān)閉 ISO1640 電源并禁用直流/直流 LM5168P，從而降低功耗，而 5V 和 3.3V 電源軌由底部 BQ769x2 穩(wěn)壓器提供。總電流約為 50μA（包括 MCU、收發(fā)器和其他漏電流），會導(dǎo)致電流差，因?yàn)轫敳?BQ769x2 沒有其他電流消耗（IC 電源電流除外）。TIDA-010247 中設(shè)計(jì)了一個(gè)外部 IO 電路，來檢測電池是否與負(fù)載或充電器連接。選擇合適的上拉電阻器 (R178) 有助于在連接 DET 的情況下（允許 MOSFET 導(dǎo)通）縮小電流差。這對于特定的工作條件尤其有用。
圖 4-1 TIDA-010247 輔助電源策略
圖 4-2 用于檢測 TIDA-010247 中充電器或負(fù)載的 DET 電路
當(dāng)充電或放電電流喚醒 TIDA-010247 時(shí)，會啟用直流/直流、接管 5V 和 3.3V 電源軌，不會導(dǎo)致電流不平衡。I2C 隔離器 ISO1640 仍由頂部和底部 BQ769x2 穩(wěn)壓器分別供電，以便降低不平衡電流（請參閱GUID-20221129-SR0T-NBVV-XLXR-4XHHLZ52HR4G.html#FIG_TG5_XXH_VVB、與頂部和底部 BQ769x2 通信）。
表 4-1 中列出了 ISO1640 器件的電源電流規(guī)格。在正常工作條件下，ISO1640 器件的電源電流差在組不平衡電流中的占比最大。
| 參數(shù) | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ICC1 | 電源電流，1 側(cè) | VSDA1、VSCL1 = GND1，VSDA2、 VSCL2 = GND2，R1 和 R2 = 開路， C1 和 C2 = 開路 |
5.2 | 7.1 | mA | |
| VSDA1、VSCL1 = VCC1，VSDA2、 VSCL2 = VCC2，R1 和 R2 = 開路， C1 和 C2 = 開路 |
3 | 4 | mA | |||
| ICC2 | 電源電流，2 側(cè) | VSDA1、VSCL1 = GND1，VSDA2、 VSCL2 = GND2，R1 和 R2 = 開路， C1 和 C2 = 開路 |
4.9 | 6.7 | mA | |
| VSDA1、VSCL1 = VCC1，VSDA2、 VSCL2 = VCC2，R1 和 R2 = 開路， C1 和 C2 = 開路 |
2.8 | 3.5 | mA | |||
進(jìn)一步縮小電流差的另一種好方法是添加 TI 隔離式電源模塊 為 ISO1640 的次級側(cè)供電，并使用 3.3V 主電源軌為隔離式電源模塊和 ISO1640 初級側(cè)供電。#FIG_WWN_KYH_VVB 顯示了方框圖。
圖 4-3 使用隔離式電源模塊為 ISO1640 供電
ISO1640 器件的兩側(cè)均由 3.3V 主電源軌供電，因?yàn)?3.3V 主電源軌旨在從總電池組電壓中接收功率，進(jìn)一步消除各組之間的電流差。
由于 BQ769x2 器件還支持與主機(jī) MCU 進(jìn)行 SPI 通信，因此另一種解決方案是將 I2C 替換為 SPI 通信，并使用 TI ISOW7741 器件。ISOW7741 是集成了數(shù)字隔離器的直流/直流轉(zhuǎn)換器。ISOW7741 實(shí)現(xiàn)了 SPI 通信隔離，并集成了隔離式直流/直流電源為次級側(cè)供電。所有功率均來自 3.3V 主電源軌，因此不會產(chǎn)生不平衡電流。
圖 4-4 與 ISOW7741 進(jìn)行隔離式 SPI 通信
TIDA-010247 還通過頂部和底部 BQ769x2 的 REG2 保留了外部電池組平衡功能。主機(jī) MCU 可以啟用 BQ769x2 REG2 中的任何一個(gè)，以便啟動(dòng)電池組平衡，但需要注意的是，最大平衡電流必須遵循 BQ769x2 穩(wěn)壓器電流限制。