BQ40Z50电量计有哪些功能电路？BQ2947二次保护芯片功能有何特点？

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一、BQ40Z50电量计芯片概述

电量计芯片BQ40Z50是德州仪器推出的一款基于电池组的单芯片全集芯片，针对1至4节串联锂离子或锂聚合物电池组提供电量监测、保护及认证等功能。
电量计主要功能电路如图示

该电量计芯片采用已获专利的Impedance Track阻抗跟踪技术，通过实时监测电池的电压、电流和温度等参数，结合先进算法模型，能够准确计算电池的可用容量、剩余电量百分比等关键信息。与传统的库仑计数法相比，Impedance Track技术通过直接测量放电倍率、温度和老化等因素对电池阻抗的影响，能够在电池老化过程中保持精度。

芯片利用集成的高性能模拟外设测量电池的可用容量、电压、电流、温度等关键参数，并通过SMBus v1.1兼容接口将信息报告给系统主机控制器。

二、BQ40Z50主要功能电路工作原理分析
①充放电控制是BQ40Z50的核心功能之一
芯片通过驱动外部N沟道MOSFET（Q2、Q3）来控制电池的充放电通路。当电池包进入过充、过放等异常状态时，芯片关闭对应MOS管以停止充电或放电。Q4作为反充保护MOS管不可省略。MOS管选型需根据电池包最大放电电流确定，必要时可并联多个MOS管以提升电流承载能力。

②预充电电路由Q1、R1、R5、R8等元件组成

当电池过放后可通过Q1以小电流对电池进行预充电，待电压恢复至正常范围后再切换到主充电回路进行大电流充电。该电路为可选功能，若不使用需在配置电量计参数时设置相应标志位。

③电压检测

该电路通过RC滤波网络采集每节电芯电压送入BQ40Z50的VCx引脚，用于监控电芯电压是否正常。对于不同串数的电池组，VC4、VC3、VC2引脚需按规则短接。电压采样需采用Kelvin差分连接方式，电量计地VSS引脚要单点接到第一节电芯负极，避免引入额外压降。

④电流采集

通过采样电阻将电流信号转换为电压信号，BQ40Z50的SRP和SRN引脚测量采样电阻两端的电压降以计算电流。采样电阻阻值影响保护电流阈值和检测精度，需根据应用选择合适的阻值，大电流场合宜选用合金材质电阻以降低温漂。

⑤温度采集


该电路提供4路温度检测通道，可外接10k NTC热敏电阻（B值3435）。不使用的NTC通道可用10k电阻接地。

⑥LED电量显示

该电路内置LED驱动功能，最多可支持5颗LED指示电量SOC及电池故障信息。3个LEDCNTL引脚控制5颗LED，DISP引脚用于触发LED显示。根据实际需求可配置为3段、4段或5段显示。

⑦SMBUS通讯

该电路采用T型电路进行限流和ESD防护，通信线路上使用5.6V稳压二极管。PRES引脚用于检测电池是否接入系统主机，在系统端PRES接地时，电量计检测到低电平即允许充放电MOS管打开。

⑧均衡电路

分内部均衡和外部均衡两种方式。内部均衡电流较小（约几毫安至几十毫安）；外部均衡通过外接MOSFET实现更大均衡电流，可用PMOS或NMOS作为开关。

⑨PTC保护

通过PTC引脚外接正温度系数热敏电阻，可贴近保护板上温度最高处或充放电MOS管。一旦检测到PTC引脚为高电平即触发保护，主动断开充放电MOSFET并发信号熔断FUSE。不使用该功能时需将PTC引脚和PTCEN引脚同时接地。

三、BQ2947二次保护芯片功能原理

BQ2947是德州仪器推出的二级过压保护器，专门用于锂离子电池包系统的过压监控和保护。该芯片对每节电池进行独立的过压状态监控。


BQ2947支持2串、3串和4串电池的过压保护。其过压保护阈值（OVP）由工厂编程设定，阈值范围覆盖3.85V至4.6V。芯片提供高精度过压保护，精度达±10mV。

芯片内置外部延迟计时器功能，通过外部电容编程设定延迟时间。当检测到任意电芯过压时启动延迟计时，计时超时后触发输出进入工作状态。延迟计时器还具有检测CD引脚上延迟电容开路或短路的功能，同样会触发输出。

BQ2947提供高电平有效或开漏低电平有效两种输出选项。芯片功耗极低，典型工作电流约1μA。每节电池输入漏电流小于100nA。采用8引脚WSON封装，尺寸仅2.00mm×2.00mm。

四、两颗芯片的协同工作

在完整的电池管理系统中，BQ40Z50作为主控电量计负责电量监测、充放电控制和一级保护；BQ2947作为二级保护芯片提供冗余的过压保护。当BQ2947检测到过压且延迟计时超时后，其OUT引脚输出触发信号，与BQ40Z50的FUSE引脚共同驱动三端保险丝熔断。这种双重保护机制确保即便主控芯片异常时，电池组仍能获得可靠的安全保护，有效防止过充引发的安全事故。