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电池通常具有一组用于充电和放电的端子,而电流会流经串联排列的充电和放电 FET。电流会流经两个 FET,因此用于充电和放电的 FET 尺寸和数量是相同的。BQ76952 系列电池监视器由 BQ76942 和 BQ76952 组成,支持高侧串联 FET。除非特别说明,否则本文档中对 BQ76952 的引用通常适用于系列中的所有产品。BQ76942 和串联 FET 的典型原理图如图 1-1 所示。该原理图适用于 7 节电池实现方案,包括预充电和预放电 FET。当电池深度放电时,预充电路径用于限制从固定电压充电器流入电池的电流。预放电路径用于在没有高电流尖峰的情况下为高容性负载充电。借助串联 FET,可通过禁用的放电 FET 进行充电或通过禁用的充电 FET 进行放电。流经禁用 FET 体二极管的电流会产生大量热量,因此 BQ76952 器件利用体二极管保护特性,在电流沿不受保护的方向流动时启用 FET。
器件低压引脚周围的电池数和电路配置将随实现方式的不同而发生变化,通常不会在本应用报告的详细原理图中显示。与主功率 FET 一样,必须为应用选择预充电和预放电 FET。预充电和预放电电路中的电流相对较低,可避免电池组产生高功率,但这不是本应用报告的重点。
该原理图包括一个由 Q6 及其栅极周围的组件组成的反向充电电路。该电路的目的是将放电功率 FET 的栅极保持在源极电位,以在 PACK+ 端子被拉至低于 VSS 时保持关断。当系统使用通用连接器(例如充电器的同轴电源连接器)时,该电路会发挥重要作用。市场上供应两种极性的适配器,而连接不正确的充电器会导致电池和充电器在同一方向上推动电流。这将导致放电故障,且 PACK+ 端子会被拉至 VSS 和 BAT- 以下。由于 DSG 不会低于 IC 的 VSS,如果没有 Q6,Q5 的栅极将保持在 VSS 附近,同时源 (PACK+) 由充电器下拉。当 Q5 作为源跟随器运行时,电流继续从电池流出,详见图 2-1。
对于 Q6 反向充电电路,当 PACK+ 被拉至低于 VSS 时,Q6 的源极被拉至其由 D7 和 R27 保持的栅极以下。当 Q6 导通时,它将 Q5 栅极拉至其源极,从而使放电 FET 保持关断。U1 的 DSG 不能低于 VSS,因此 R24 上的电压会下降,R24 的大小必须能够耗散所施加电压所需的功率。D4 阻止电流通过较小的 R25,后者因 Q5 的关断速度而被选中。DSG 不用于供电,D3 将承载电流,而不是承载 IC 引脚。类似地,U1 上的 LD 和 PACK 引脚不用于供电,当强制 PACK+ 低于 VSS 时,D6 和 D8 提供电流路径。如果 PACK+ 远低于 VSS,则 D9 将通过 R27 上的附加电压在 Q6 栅极上保持安全的 VGS 电压。当 PACK+ 在正常范围内时,R28 使 Q6 保持关断。图 2-2 展示了反向充电电路操作的示例。