BQ76920 是一款高性能的電池監(jiān)控和保護 IC，由德州儀器（Texas Instruments, TI）公司推出。它專為多串電池組設計，常用于電動工具、電動汽車、儲能系統(tǒng)和其他要求高電池管理的應用中。BQ76920 提供電池組電壓、溫度、電流、充放電狀態(tài)等多個重要電池參數(shù)的監(jiān)控功能，是電池保護、平衡和監(jiān)控系統(tǒng)中的核心組件。

1. 產(chǎn)品概述

BQ76920 采用多通道電池監(jiān)控和保護架構，可以支持 3 至 15 串鋰離子或鋰聚合物電池的監(jiān)測。它提供了多個內(nèi)置保護功能，例如過充電、過放電、過電流、短路保護等，確保電池組的安全性。BQ76920 配備了一系列傳感器接口，可連接外部溫度傳感器和電流傳感器，實時監(jiān)控電池的健康狀態(tài)。

2. 主要特性

• 支持多串電池組：BQ76920 可以支持 3 至 15 串電池的電壓監(jiān)控，適用于各種電池組配置，滿足不同電壓范圍的需求。

• 高精度電池電壓測量：內(nèi)置 ADC 精度高，可達到 15 位，能夠精確監(jiān)測每一節(jié)電池的電壓，確保電池管理系統(tǒng)（BMS）能夠及時響應電池狀態(tài)變化。

• 集成式電池平衡功能：內(nèi)建可編程的電池平衡電路，可以自動平衡電池組內(nèi)的每一節(jié)電池電壓，避免電池過充或過放的現(xiàn)象。

• 多種保護功能：提供過充、過放、過電流、短路保護等多重保護功能，確保電池在各種工況下的安全性，避免電池損壞或起火等風險。

• 低功耗設計：BQ76920 在待機模式下的功耗非常低，適合用于長時間運行的電池管理系統(tǒng)。

• 高靈敏度電流感測：通過外部分流電阻，能夠高精度地測量電池的充放電電流，幫助系統(tǒng)實時了解電池的能量消耗狀況。

• 集成多種通信接口：BQ76920 支持 I2C 和 SMBus 通信接口，方便與外部主控 MCU 或上位機進行數(shù)據(jù)交換。

3. 工作原理

BQ76920 的工作原理基于其高精度的模擬前端電池監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括以下幾個步驟：

• 電壓測量：每一串電池的電壓通過內(nèi)置的 ADC 進行監(jiān)測。電池組的總電壓和單節(jié)電池的電壓都可以實時獲取，確保電池組的電壓在安全范圍內(nèi)。

• 溫度測量：BQ76920 提供多個溫度傳感器接口，監(jiān)測電池組的溫度，以防止因過熱引發(fā)的電池損壞或安全事故。

• 電流測量：外部電流傳感器與 BQ76920 配合，實時監(jiān)測電池的充放電電流。當電流超過預設的限值時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)保護機制。

• 電池平衡：內(nèi)置的電池平衡功能能夠在充電時確保每節(jié)電池的電壓相對均衡，避免某些電池過充或過放。

• 通信和控制：通過 I2C 或 SMBus 接口，BQ76920 能夠?qū)崟r監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸給主控 MCU，進行進一步的數(shù)據(jù)處理和決策。當系統(tǒng)檢測到異常時，它可以通過通信接口發(fā)出警告信息或自動觸發(fā)保護動作。

4. 參數(shù)和規(guī)格

BQ76920 的主要技術參數(shù)如下：

• 電池監(jiān)測范圍：支持 3 至 15 串電池組，電池電壓范圍從 8V 到 60V。

• 電池電壓測量精度：15 位 ADC，具有較高的測量精度，最小步進電壓為 0.005 V。

• 電池溫度測量：支持最多 4 個外部溫度傳感器接口。

• 電流感測精度：電流測量精度可達 1%，通過外部分流電阻測量充放電電流。

• 保護功能：包括過充、過放、過電流、短路、過溫等保護功能，確保電池在各種極端條件下的安全性。

• 功耗：待機模式功耗極低，適合長時間運行的應用場合。

• 通訊接口：支持 I2C 和 SMBus 兩種常用的通信協(xié)議，方便與外部控制器或計算機進行數(shù)據(jù)交換。

5. 應用領域

BQ76920 主要應用于需要對多串電池進行實時監(jiān)測和管理的系統(tǒng)中，具體應用包括但不限于以下幾個領域：

5.1 電動工具

在電動工具中，BQ76920 用于監(jiān)控電池的健康狀態(tài)、管理電池充放電過程，并確保電池不會過充、過放或過熱。通過實時電池電壓和電流監(jiān)測，可以延長電池壽命，提升工具的運行效率。

5.2 電動汽車

電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS）是確保車輛性能和安全的關鍵。BQ76920 提供了精確的電池電壓、電流和溫度監(jiān)測，可以在不同駕駛條件下確保電池處于最佳工作狀態(tài)，并及時進行保護。

5.3 儲能系統(tǒng)

儲能系統(tǒng)常用于家庭或工業(yè)的能量存儲和調(diào)度。BQ76920 可以監(jiān)控電池組的各項參數(shù)，提供穩(wěn)定的電池保護和管理，確保儲能系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

5.4 便攜式電子設備

許多便攜式電子設備（如智能手機、筆記本電腦）依賴于鋰電池供電。BQ76920 可以集成到這些設備的電池管理系統(tǒng)中，提供高效的電池監(jiān)控和保護功能。

5.5 無人機

無人機依賴于高效且安全的電池系統(tǒng)，BQ76920 能夠精確監(jiān)測電池電壓、電流和溫度，在飛行過程中及時調(diào)整電池管理策略，延長飛行時間并確保飛行安全。

6. 優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

6.1 優(yōu)勢

• 高精度監(jiān)測：BQ76920 提供了高精度的電池電壓、電流和溫度測量，能夠準確反映電池的健康狀況。

• 多保護功能：集成多種保護機制，確保電池組在各種極端條件下的安全。

• 低功耗：待機模式功耗低，適合長期運行的應用場合。

• 靈活的配置：支持多串電池配置，滿足不同電池組的需求。

6.2 挑戰(zhàn)

• 復雜的設計：雖然 BQ76920 提供了豐富的功能，但對于初學者來說，理解和實現(xiàn)其各項功能可能具有一定的難度。設計者需要仔細理解數(shù)據(jù)手冊，確保系統(tǒng)正確配置。

• 外部元件要求：為了實現(xiàn)最佳性能，BQ76920 需要搭配適當?shù)耐獠侩娏鞲袦y電阻和溫度傳感器，這些外部元件的選擇和調(diào)校對系統(tǒng)性能有一定影響。

7. 總結

BQ76920 是一款功能強大的電池管理芯片，能夠為多串電池組提供精確的電池電壓、電流和溫度監(jiān)測，并提供多重保護功能。它廣泛應用于電動工具、電動汽車、儲能系統(tǒng)等領域，能夠有效延長電池壽命，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。隨著技術的不斷進步，BQ76920 將在更多高端應用中發(fā)揮重要作用。