BQ40z80的电量计电路设计原则

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1.介绍

BQ40z80是完全集成的2-7节锂离子或锂聚合物电池管理芯片，采用已获专利的Impedance Track™技术，具备电流、电压和温度等全面的可编程保护功能。其硬件电路设计主要分为三个部分：主电流回路模块、电量计模块和保护模块。

2.主电流回路
主电流回路即指在电量计的控制下对电池进行充电、放电的电流回路。当充电时，该回路的电流从PACK+开始，经过用于控制充电和放电的开关FETs、化学保险丝、电池和电流采样电阻，最终回到PACK-。

2.1充、放电FETs
充、放电的两个N-CH FETs以漏极对接的方式串联在PACK+和电池组的正极，如图2-1所示，Q2、Q3分别是充、放电FET。当进行充电或放电时，Q2和Q3同时导通；当充电停止时，Q2关断；当放电停止时，Q3关断。

图2-1 充、放、预充、预放电MOSFET电路图
在进行FETs选型时应注意以下两点：（1）FET的额定电压值必须大于电池的最大电压；（2）考虑到放电时负载端产生反电动势的情况，放电FET的额定电压值应比充电FET稍大。

其驱动信号CHG和DSG上的栅极驱动电阻典型值分别为1kΩ和4.02kΩ，该阻值不同是由引脚内部结构决定的，使FETs的开通时间在几毫秒左右；FETs栅源间电阻典型值为10MΩ, 以确保栅极开路时FETs关断，避免误导通现象。

跨接在FTEs两端的电容C1、C2起到在ESD事件中保护FETs的作用，其两端路径应本着尽可能短和宽的设计原则，同时还应注意C1和C2的额定电压都应比系统相应最大电压更大，从而达到在某一个短路时另一个仍能起到保护作用的效果。

2.2预充、预放电FETs

预充电功能指当电池因过度放电、放置过久的自放电等原因导致两端电压过低时，若直接进入正常充电模式易损坏电池或影响电池使用寿命，此时需使用预充电功能，以小电流将电池充电至正常电压范围内后再转换为正常充电模式。它通过对P-FET的控制实现，预充电流的大小通过限流电阻R2=(VCHARGER-VBAT)/R2设定，同时兼顾对电阻上的热量消耗P=(VCHARGER-VBAT)2/R2的考虑。

预放电功能是指当电池应用于较大的电容负载时，启动瞬间易产生瞬间冲击电流，需先以软起的形式进行缓慢充电，从而减小瞬间大电流。如图1-1所示，来自Pins 16、17或20的驱动信号提供一个高电平使N-CH FET Q10导通，从而将预充电P-CH FET Q8的栅极接入地，使Q8导通，预充电回路打开，其预放电速率由限流电路设定。

2.3 防反接保护

充电器反接会对系统造成极大伤害，因此需为此设计相应的保护电路，如图2-2所示。

图2-2 反接保护电路

若无此保护，当PACK+上出现一个略小的负信号，放电FET将进入线性工作区，影响电路正常工作。但加入防反接电路后，PACK+上的负信号会使栅极接地的N-FET Q9导通，使放电FET的栅源极短路，从而起到保护作用。在选型时应选择具有较低Vgs(th)的N-FET，已达到可靠及时的保护效果。