筆記本電池保護(hù)電路知識(shí)

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1、筆記本電池保護(hù)電路知識(shí) 現(xiàn)在的筆記本電池都是所謂智能(smart battery)的了，她能告訴電腦：我 現(xiàn)在還剩余多少容量， 現(xiàn)在的電壓是多少， 電流是多少， 按現(xiàn)在的放電速率我還 能用多長(zhǎng)時(shí)間， 我是否該充電了， 充電應(yīng)該用多大的電流、 電壓， 充電是否充過(guò) 頭了，放電是否放過(guò)頭了， 溫度是否過(guò)高， 等等。電池要提供這些所謂的智能信 息，就要在電池中增加一個(gè)電路。 這個(gè)電路通常都使用現(xiàn)成的專(zhuān)用芯片， 如最流 行的 BQ 系列芯片： BQ2060A， BQ2083， BQ2085， BQ2040 等，這些芯片檢測(cè) 流入和流出電芯的電流，算出上面所謂的智能信息。 這個(gè)電路還要增加一個(gè)功能：

2、 保護(hù)功能。上面說(shuō)了電路能檢測(cè)出充電是否充 過(guò)頭了， 放電是否放過(guò)頭了。 既然知道充過(guò)頭了， 就要使充電電源充不到電芯上 去；放電放過(guò)頭了，就要切斷電芯對(duì)外放電。溫度過(guò)高了，就要是電池停下來(lái)。 這就是所謂的保護(hù)功能。 最后一個(gè)功能就是通訊， 電池準(zhǔn)備了這些信息， 總要發(fā)送出去吧。 所以通訊 少不了。 按上所說(shuō)， 通常的電池其實(shí)主要是檢測(cè)部分， 能檢測(cè)出來(lái)信息， 保護(hù)功能實(shí) 現(xiàn)自然簡(jiǎn)單，無(wú)非是開(kāi)關(guān)而已。 當(dāng)然有的電池將充電部分做到電池里面去了，如 COMPAQ 筆記本電腦的 不少電池都是如此。 先不必看 BQ2060 是如何檢測(cè)那些智能信息的， 先看 BQ2060 都檢測(cè)出了哪 些信息？

3、這些檢測(cè)出來(lái)的信息存放在什么地方了？在 BQ2060 的 DATASHEET 中，有個(gè)Table 3. bq2060 Register functions,這里存放了 BQ2060檢測(cè)出來(lái)智能 信息的。這些信息就是所謂的 Smart Battery Data (智能電池?cái)?shù)據(jù))，它們都被 定義成標(biāo)準(zhǔn)了(見(jiàn) Smart Battery Data Specfication)。 BQ2050 中檢測(cè)出來(lái)的信息沒(méi)有這么豐富，它不符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 BQ2040， BQ2083， BQ2085 都符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)出來(lái)的信息也是這些。 下面解釋一下 BQ2060 檢測(cè)出來(lái)信息的意思。 1. 靜態(tài)信息：

4、靜態(tài)信息不是檢測(cè)出來(lái)的，而是生產(chǎn)廠家自己寫(xiě)進(jìn)去的，它一般 寫(xiě)在24C01中，BQ2060從24C01中讀到它自己里面去。 ManufactureDate, ManufactureName, DeviceName, Devicechemistry, SpecificationInfo, DesignVoltage, DesignCapacity,RemainingCapacityAlarm, RemainingTimeAlarm, BatteryMode。這些信息不言自明。 2. 動(dòng)態(tài)信息：動(dòng)態(tài)信息中有些是檢測(cè)出來(lái)的，有些是純粹計(jì)算出來(lái)的，目的就是 免去用戶自己計(jì)算了。檢測(cè)的： Volt

5、age, Current, Temperature, AverageCurrent, RemainingCapacity, FullChargeCapacity, BatteryStatus 。 計(jì) 算 的 ： RelativeStateOfCharge, AbsoluteStateOfCharge, RunTimeToEmpty, AverageTimeToEmpty, AverageTimeToFull, CycleCount.。信息 ChargingVoltage, ChargingCurrent 告訴充電器應(yīng)該用多大的充電電流給它充電，在多大的電壓處 應(yīng)該變成恒壓充電。 AtRate

6、, AtRateTimeToFull, AtRateTimeToEmpty, AtRateOK 純粹是幫用戶計(jì)算信息用的。 3. 每個(gè)廠家的特定信息：標(biāo)準(zhǔn) Smart Battery Data Specfication 之外的一些信息。 這 些信息 只有 5 項(xiàng)，不 同廠 家不 一樣 ，對(duì) 于 BQ2060 就 是 VCELL1-4 和 PackConfigureation。對(duì)于 BQ2085，PackConfigureation 的意義就和 BQ2060 不大 一樣。 4. ManufactureAccess 標(biāo)準(zhǔn) Smart Battery Data Specfication之外，廠家

7、特定的操 作，女口 BQ2060的Seal,讀寫(xiě)EEPROM, Calibration等，都是通過(guò)它來(lái)完成的。 具體每一項(xiàng)信息的意義論壇中有人翻譯了 BQ2060 的 DATASHEET ，在此不 在重復(fù)。 BQ2060 是如何檢測(cè)那些智能信息的呢？簡(jiǎn)單地說(shuō)，將是將一個(gè)電阻串接到 電芯上，檢測(cè)流過(guò)這個(gè)電阻上的電流的大小就可以知道充了多少電， 放了多少電。 充電充的是電荷、 放電放的也是電荷， 所以檢測(cè)電流就知道充了多少電， 放了多 少電。至于電壓、溫度的檢測(cè)更簡(jiǎn)單了，用的 A/D 轉(zhuǎn)換就可以， BQ2060 中就是 這樣做的。 BQ2060 檢測(cè)到信息后就要作出一些判斷，如溫度是否高了，

8、我是否該充電 了，充電應(yīng)該用多大的電流、電壓，充電是否充過(guò)頭了，放電是否放過(guò)頭了。電 池?zé)o論如何也不知道多高溫度屬于高了， 多大電流是過(guò)流了， 所以， 人為地先設(shè) 定個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這樣電池就可以判斷了。 這些標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)廠家就放在 24C01 中， BQ2083， BQ2085放在它們自身的DATA FLASH中了。而B(niǎo)Q2050則是死設(shè)定，廠家智 能用外圍的電阻， 電容等硬件設(shè)定， 它不用 EEPROM 或 DATA FLASH ，比較死 板。（其實(shí) BQ2050 的功能簡(jiǎn)單多了，好多判斷都沒(méi)有。） 檢測(cè)到異常情況， BQ2060 就可簡(jiǎn)單地向外發(fā)個(gè)出發(fā)電平，以關(guān)斷充電或放 電開(kāi)關(guān)，這樣保護(hù)功能就簡(jiǎn)

9、單地實(shí)現(xiàn)了。 實(shí)際上，大都用 BQ2060 的電池沒(méi)有使用 BQ2060 提供的保護(hù)功能，而是另 外加了芯片做保護(hù)，如 M1414。另加的芯片和BQ2060自然有些功能是重復(fù)的， 但沒(méi)辦法，誰(shuí)讓另加芯片了呢。 下面就是通訊方式問(wèn)題， SMBUS 其實(shí)就是 I2C 的子集，主要是時(shí)序上比 I2C 要求嚴(yán)格些。若你不寫(xiě)程序，簡(jiǎn)單地將 SMBUS 混同 I2C 就可以了。 當(dāng)你看懂了 BQ2060,不要以為所有的電量檢測(cè)芯片都是如此， BQ2060是 與 標(biāo) 準(zhǔn) Smart Battery Data Specfication 兼 容 的 芯 片 ， 即 所 謂 的 SBS V1.1-Camp

10、liant，其實(shí)BQ2050就不兼容這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。BQ2050提供的信息少了不少， 通訊方式也不同 （DQ）。 COMPAQ Evo 系列電腦的電池就是采用 BQ2050H 的， 所以要增加 PIC 來(lái)增加一些功能。（當(dāng)然里面還有充電功能。） 還有比較流行的芯片是 M37516 + 4494，這個(gè)方案比較原始， M37516 就是 個(gè)通用的MCU，其實(shí)用PIC、AVR等好多MCU都可以代替，它的特點(diǎn)就是有 A/D， PWM， I2C 接口。在 M37516 中寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn) BQ2060 的功能，自然就可 以不用 BQ2060 了。當(dāng)然用 M37516 寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)肯定沒(méi)有使用專(zhuān)用芯片簡(jiǎn)單。 使

11、用M37516的電池可以是SBS V1.1-Campliant,也可以不是的。 很多電池既使用了 PIC，又使用了 BQ2060,或BQ2083/5等，這多數(shù)是廠 家故弄玄虛。如果它也是使用 SMBUS 接口，很可以省掉 PIC 的。 還有個(gè)電池解密問(wèn)題，即 unseal問(wèn)題，BQ2060因?yàn)橥饨覧EPROM，所以 un sea l總是能實(shí)現(xiàn)的，雖然比較麻煩，但總是可以的，而 BQ2083/4/5則幾乎不 可能，除非你知道廠家設(shè)置的unseal密碼，否則，寫(xiě)程序用枚舉方法解密一塊電 池要小一年時(shí)間。 很多 OEM 電池廠家都想將就電池改寫(xiě)改寫(xiě)數(shù)據(jù)就以就充新地 買(mǎi)。 還有電池檢測(cè)（老化）

12、問(wèn)題。檢測(cè)設(shè)備有檢測(cè)電芯級(jí)的， 有檢測(cè)電池板級(jí)的。 經(jīng)過(guò)前者檢測(cè)出來(lái)的電池即使是合格的， 但實(shí)際上電池也可能是不合格的， 因?yàn)?電板可能有問(wèn)題而沒(méi)有被檢測(cè)出來(lái)。 而經(jīng)過(guò)后者檢測(cè)出合格的電池， 才是真正合 格的電池。 大多數(shù)電池不用時(shí)你也可以直接在電池接口處測(cè)量到電壓， 而有的電池不接 到電腦上你是測(cè)量不到電壓，即所謂的電池沒(méi)有打開(kāi)，如 COMPAQ Evo 系列。 在此解釋一下 Capacity Relearn。 其實(shí)電池的 relearn-cycle 或 Conditioning-cycle 都是充放電過(guò)程， Calibration 就是充放電過(guò)程。這個(gè)過(guò)程如下： 1. 先將電池充滿

13、。 2. 放電放完（這個(gè)過(guò)程中不能有充電） 3. 再充滿電。 Capacity Relearn就是重新確定FCC。因?yàn)樵谶^(guò)程1的結(jié)束，BQ2060將DCR 復(fù)位為 0，在過(guò)程 2 中 DCR 從 0 開(kāi)始不斷增加，當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，用 DCR 更新 FCC。在BQ2060的DATASHEEET中將這個(gè)過(guò)程說(shuō)得比較難懂，而 BQ2050中 說(shuō)得比較清楚。 在《筆記本電池知識(shí)系列 1》中說(shuō)過(guò)：大部分電池中只有電量檢測(cè)和保護(hù)兩 部分，如 HP f4486、HP f4496、IBM T20、HP f2019、FUJITSU-SIEMENS BP-8050 等等；有些電池將充電器也做進(jìn)電池里面了，如

14、 COMPAQ N 系列的電池多是如 此。沒(méi)有充電器的那些電池， 自然要在筆記本中加上充電器部分； 而有充電器的 電池，筆記本中電源管理部分就簡(jiǎn)單多了，少了充電這個(gè)大頭。 從上面可以看出筆記本電源系統(tǒng)包括電量檢測(cè)部分、保護(hù)部分、充電部分， 除此之外， 還有系統(tǒng)管理部分。 所謂的電池系統(tǒng)管理部分主要是多電池管理。 一 個(gè)筆記本可以帶幾個(gè)電池， 這些電池卻公用一個(gè)地址， 當(dāng)然要是一個(gè)電池一個(gè)電 池，也就沒(méi)什么要管理的了， 可惜，事實(shí)上， 筆記本中所有的電池都公用一個(gè)地 址，這就出問(wèn)題了：筆記本說(shuō)，我不管你到底哪個(gè)電池給我供電，你只要有電， 就請(qǐng)給我供電。 多個(gè)電池一起工作肯定要管理， 可是筆記本

15、電腦卻不想管， 于是 就出來(lái)個(gè)電池系統(tǒng)管理部分。 其實(shí)不光是筆記本電腦中如此， 在數(shù)碼攝象機(jī)等便 攜產(chǎn)品中都有這種情況。 想知道詳細(xì)情況， 可參看標(biāo)準(zhǔn)《 Battery System Manager Specification》。 上面四個(gè)部分的工作不依賴筆記本電腦， 我們使用筆記本電腦都知道， 即使 不開(kāi)機(jī)，電池也照常充電，這時(shí)連 BIOS 都沒(méi)有運(yùn)行呢。通常我們的筆記本電腦 中有個(gè)軟件（如BatteryMon）可以測(cè)試筆記本電池的好壞， 其實(shí)，筆記本電腦本 身只是查詢電池， 它并沒(méi)有測(cè)試的行動(dòng)。 這往往使剛?cè)腴T(mén)者混淆， 因?yàn)閺母旧?講，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)， 最好是我打開(kāi)一個(gè)軟件， 就能從上面

16、看到筆記本電池好壞的測(cè) 試結(jié)果。 關(guān)于筆 記本電 池方面 的標(biāo) 準(zhǔn)有四 個(gè)基本 的： 《System Management Bus Specification》、《Smart Battery Data Specification》、《 Smart Battery Charger Specification》、《 Battery System Manager Specification》。至于《Smart Battery Selector Specification）），它和《Battery System Manager Specification》差不多。 這四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)都體現(xiàn)在具體的產(chǎn)品中

17、， 建議入門(mén)者將它們和具體的產(chǎn)品結(jié)合起 來(lái)看，如BQ2060A的Datasheet基本上就是前三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的集中體現(xiàn)， 其實(shí)BQ系 列的充電管理芯片的Datashee僦是后兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的集中體現(xiàn)。 下面先解釋一下所謂的 Gas Gauge Operati on。您要是初看資料，還挺費(fèi)神 的呢。其實(shí)說(shuō)白了，原理很簡(jiǎn)單。Gas Gauge Operation最主要的目的是測(cè)量電量 （電池最多能充多少電量 FCC和現(xiàn)在還剩余多少電量 RM）。從簡(jiǎn)單開(kāi)始，電 池的電壓測(cè)量簡(jiǎn)單吧。 幾節(jié)電芯串聯(lián)在一起， 不但可以簡(jiǎn)單地測(cè)量總電壓， 還可 以簡(jiǎn)單地測(cè)量出每節(jié)電芯的電壓。 所以可以很簡(jiǎn)單地知道電池是過(guò)壓了， 還

18、是欠 壓了。溫度測(cè)量也很簡(jiǎn)單， 因?yàn)闊崦綦娮璧淖柚惦S溫度變化是有規(guī)律的， 用個(gè)熱 敏電阻就知道是否溫度高了， 或者溫度低了。電流測(cè)量您覺(jué)得復(fù)雜嗎？話歸正題， Gas Gauge Operation主要是為電池的電量測(cè)量服務(wù)的。 將一個(gè)很小的精密電阻和 電池串聯(lián)在一起， 只要電池工作，其上就有壓降，要壓降就知道壓降是正還是負(fù)， 也就知道是充電還是放電了。 如果對(duì)這個(gè)信號(hào)不斷積分， 是不是就可以計(jì)算出電 量了？不知道 VFC 是如何測(cè)量電量的，那就以后有時(shí)間在深究吧，不過(guò)可以想 象一下，我們家里的電表不也是測(cè)量你用了多少電量的嗎？ 所以，測(cè)量電池電量，必須要電池工作。如何知道電池最多能充多少電量

19、 FCC ?假設(shè)電池已經(jīng)充滿了，我們讓電池以固定大小電流放電， 這樣知道放電電 流的大小和放電時(shí)間的長(zhǎng)短，就可以算出電池的容量了。比如放電電流大小為 2200mA，放了 2小時(shí)的電，則電池的容量就為 4400mAh。BQ2060A中利用一 個(gè)叫 DCR 的寄存器，當(dāng)電池充滿時(shí)，其值被復(fù)位為 0，隨著放電的進(jìn)行，它不 斷計(jì)數(shù)， 每個(gè)計(jì)數(shù)相當(dāng)于一定的電量， 這樣， 知道 DCR 的數(shù)值， 就知道電量了。 電池的放電放到不能再放， 并不是真的讓電池所有的電都放完， 因?yàn)檎娴娜糠?完了，電池也就報(bào)廢了。一般 14.8V 電池放到 12V 就不能再放了。電量檢測(cè)芯 片檢測(cè)到 12V 就發(fā)出保護(hù)信號(hào)，

20、讓電池供電線路斷開(kāi)，不能繼續(xù)向外供電就是 了。我們說(shuō)的電池最大充電電量就是這樣測(cè)量出來(lái)的， 即先將電池充滿， 再放電， 放到不能再放為止所測(cè)得的電量。在這個(gè)放電的過(guò)程中不能有充電，因?yàn)?DCR 只在放電過(guò)程中向上計(jì)數(shù)， 充電過(guò)程中它不會(huì)向下計(jì)數(shù)的。 符合這樣條件的放電 過(guò)程叫做有效放電（ a qualified discharge from nearly full to a low battery level）。 當(dāng)電池經(jīng)過(guò)一個(gè)有效放電得到的 DCR 值將被轉(zhuǎn)換成電池最大充電電量而被保存 在 EEPROM 一個(gè)叫 LMD 的位置的；而非有效放電的 DCR 值是沒(méi)有任何用處的。 前面12V的專(zhuān)業(yè)

21、說(shuō)法叫EDV0（ BQ2060），其實(shí)放到EDV2時(shí)，DCR就不在計(jì) 數(shù)了。電池最大充電電量專(zhuān)業(yè)叫法是 FCC— Fully Charged Cap acity（注意，這 里開(kāi)始涉及到了一些參數(shù)了，如 EDV0、EDV2 等，它們是 EEPROM 中參數(shù)的 一部分，其實(shí) EEPROM 中參數(shù)就是這樣一點(diǎn)一點(diǎn)來(lái)的，沒(méi)有什么難的。） 如何知道電池還剩余多少電量呢 RM ?假設(shè)一塊電池經(jīng)過(guò)上面的放電已經(jīng) 放 完了 ， 此 時(shí)開(kāi) 始充 電 。 這 樣 就可以 從 0 開(kāi) 始計(jì)數(shù) 了 ， 這個(gè) 寄存器叫 RemainningCapacity（RM），它不斷計(jì)數(shù)，自然就知道充了多少電。如果放電，這 個(gè)

22、寄存器就向下減， 所以電池剩余電量的測(cè)量問(wèn)題就解決了。 充電充到什么時(shí)候 呢?比如上面 14.8V 電池， 大都充到 16.8V 時(shí)，充電器的電壓就不能再升了， 雖 然電壓不能再升了， 但仍可以以這個(gè)電壓給電池繼續(xù)充電， 不是說(shuō)電壓不能升就 充不進(jìn)去電了， 還是有電流的嘛。 隨著電池越充越飽， 電流也越來(lái)越小， 不過(guò)不 可能小到 0 的，小到 0 不知要用多長(zhǎng)時(shí)間呢，大概也不可能小到 0 的。 （所以電 池沒(méi)有充飽的，只有充得更飽的。 ）于是人為地設(shè)定一個(gè)很小的電流值，一旦電 流小到這個(gè)值時(shí)，就認(rèn)為充電充滿了。充電時(shí)， RM 向上長(zhǎng)，放電時(shí)， RM 向下 減，這樣，剩余電量就知道了。上面的 1

23、6.8V 的專(zhuān)業(yè)說(shuō)法叫 ChargingVoltage， 人為地設(shè)定的一個(gè)很小的電流值叫 Curre nt Tap er Threshold（BQ2060）（注意， 這里又涉及到了一些參數(shù)了，如 Chargi ngVoltage、Curre nt Tap er Threshold 等， 它們是 EEPROM 中參數(shù)的一部分，其實(shí) EEPROM 中參數(shù)就是這樣一點(diǎn)一點(diǎn)來(lái) 的，沒(méi)有什么難的。） 其實(shí) RM 計(jì)數(shù)的電量時(shí)常不準(zhǔn)確。舉個(gè)例子：剛出廠的電池，其 FCC 是人 為設(shè)定的一個(gè)值，即LMD，假設(shè)電池實(shí)際容量為 3000mAh，而廠家將LMD設(shè) 置為4000mAh,此時(shí)充電，充滿時(shí)，RM應(yīng)該為

24、3000mAh，但電池電量檢測(cè)芯 片多將電量從3000mAh人為地調(diào)整為4000mAh。當(dāng)然這是其實(shí)誤差，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn) 可以消除，即所謂的Calibrate。即使校準(zhǔn)了，以后也會(huì)再出現(xiàn)不準(zhǔn)的情況，照樣 可以再校準(zhǔn)，使 RM 回歸到準(zhǔn)確的值。 從上面可以看出 Calibrate 的過(guò)程步驟： 這個(gè)過(guò)程如下： 1. 先將電池充滿。它保證 DCR 的初始值回到 0。 2. 放電放完（這個(gè)過(guò)程中不能有充電）。它保證在有效放電結(jié)束時(shí)得到正確的最 大充電電量 FCC。 3. 再充電。很多筆記本電腦只顯示電量的百分比（ RM/FCC），這時(shí)顯示的百分 比才有意義。 要注意即使是 100%，也不說(shuō)明電池

25、的電量就多， 因?yàn)?FCC 可能小 呀。 再說(shuō)說(shuō)補(bǔ)償 Compensation, 說(shuō)是補(bǔ)償 Compensation,不如說(shuō)是 Correction。 因?yàn)闇y(cè)量不能是完全線性的，所以有 EDV Capacity Correctio n。還有自放電是測(cè) 不 出 來(lái) 的 ， 人為 地估 計(jì)一個(gè)值， 這 個(gè)值要算進(jìn) 去， 所 以有 light discharge compensation。 一、 Ti 王者至尊 提到筆記本電池管理芯片，首推其霸主 Ti，德州儀器。Ti占有全球市場(chǎng)超 過(guò) 80%以上的份額， 是絕對(duì)的至尊老大， 無(wú)人能撼！ 其典型的應(yīng)用于筆記本電池 的芯片有 BQ2040 20

26、60 208X 20Z80 等等。因?yàn)?Ti 并購(gòu)了 Benchmarq 公司，所 以芯片名稱(chēng)為 BQ 打頭。 BQ 的芯片在某種意義上講相當(dāng)于這個(gè)市場(chǎng)的一種規(guī)范， 從功能，性能，甚至于應(yīng)用。大家可以發(fā)現(xiàn)，你會(huì)在其他公司的芯片上發(fā)現(xiàn)到 Ti 芯片的影子，甚至是 Utility 的設(shè)置。自動(dòng)或者被動(dòng)的向 Ti 靠近，或者看齊已 經(jīng)成為了一種習(xí)慣， 也是一種必然。 對(duì)于筆記本電池來(lái)講， 其基于安全性的考量 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)成本的考量， 所以成熟的產(chǎn)品會(huì)長(zhǎng)期的使用下來(lái)。 只有在穩(wěn)定， 成熟 的前提下才可能會(huì)去考慮成本。 1.BQ2040 BQ2040采用16pin SOIC Narrow圭寸裝，只具有

27、gas gauge的功能，支持鎳鎘， 鎳氫，鋰離子電池。只支持 SBS1.0協(xié)議，只可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LED。需要外附加一 個(gè)eeprom來(lái)儲(chǔ)存芯片工作所需要用到的參數(shù)。2040沒(méi)有Blancing的功能，另外 一個(gè) bq2040 沒(méi)有通用 GPIO 口可以用來(lái)檢測(cè)電池或者電芯的溫度，只是芯片內(nèi) 部有一個(gè)sensor用來(lái)采集溫度。BQ2040同時(shí)還無(wú)法測(cè)量每一個(gè)cell電壓的功能。 當(dāng)然bq2040可以檢測(cè)pack的電壓，采用PB pin。因?yàn)?040的耐壓限制，Vsb 電壓需要低于 Vcc 的電壓，在電路結(jié)構(gòu)上，為了保證電壓檢測(cè)的精度，需要采 用 2 個(gè)高精度的 1%的電阻來(lái)分壓，當(dāng)然需要根據(jù)電芯

28、的串聯(lián)數(shù)目來(lái)修改 PB pin 這邊分壓電阻的阻值。 在檢測(cè)電流方面， 沒(méi)有采用如同現(xiàn)在大部分芯片采用的結(jié) 構(gòu)一樣，采用 2 個(gè)專(zhuān)用的 pin 來(lái)檢測(cè)電流采樣電阻 2 端的電壓，而是只采用一個(gè) SR pin 與 VSS 來(lái)采集。因此可能會(huì)受到的干擾更大，精度會(huì)有影響。依據(jù)于一 些網(wǎng)絡(luò)收集的信息， 2040采集電壓是 11bit ADC ，采集電流是用 12bit 的 VFC。 bq2040 監(jiān)測(cè)電壓與電流無(wú)法達(dá)到更高的精度，同時(shí)在校準(zhǔn)電流的時(shí)候會(huì)經(jīng)歷漫 長(zhǎng)的時(shí)間。bq2040需要搭配另外一個(gè)保護(hù)芯片，通常為 1414和8254。1414和 8254經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，足以可說(shuō)明其具有極高的穩(wěn)定性，

29、但是一些弊端也明顯。 比如 OV UV 的保護(hù)點(diǎn) ,以及 OV UV OC SC 的延遲時(shí)間不可靈活設(shè)置， UV 保護(hù) 點(diǎn)偏低，還有 OC， SC 的不穩(wěn)定性。調(diào)節(jié) OS SC 的大小，需要采用其他的方法 來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外在 EDV 補(bǔ)償方面，只有 EDVF EDV1 。不可以動(dòng)態(tài)調(diào)整。 不可否認(rèn) bq2040 在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)是一個(gè)非常有代表性的芯片，他具備 了一個(gè)gas gauge芯片的基礎(chǔ)模型。同時(shí)也正是因?yàn)?414和8254的成功，bq2040 甚至一直延續(xù)到現(xiàn)在仍然在批量出貨。 二：BQ2060 bq2060采用28pin的ssop圭寸裝，相對(duì)于bq2040比較，增加了 12個(gè)p

30、in。首 先增加了對(duì)pack內(nèi)單cell電壓的檢測(cè)，提供了可以對(duì)pack溫度的檢測(cè)。同時(shí)為 了減少功耗，采用cvon Pin來(lái)控制一個(gè)mos來(lái)分配檢測(cè)的時(shí)間，不檢測(cè)的時(shí)候， 就暫時(shí)關(guān)段檢測(cè)通道（大概可以減少 30uA 左右的功耗）。增加了 HDQ 通訊， LED顯示方面支持4或者5LED顯示。bq2060對(duì)電流，電壓，溫度的檢測(cè)采用 15bit的ADC （bq2060好象只有1個(gè)ADC），檢測(cè)電壓方面，因?yàn)?bq2060芯片 本身耐壓得限制（最大6v），采用電阻分壓的方法。2060做了規(guī)定，cell3，cell4 分壓比例為 16： 1， cell1 cell2 分壓比例為 8： 1。精確的分

31、壓依賴于高精度的電 阻（1%），同時(shí) 698K 與 1.5兆的電阻葉有效的限制了浪涌電流，很好的保護(hù)了 IC。需要注意的，cell3和cell4的測(cè)量最大電壓20v，cell2，cell1測(cè)量最大電壓 為10v，但是這并不是2060ICpin的最大耐壓。bq2060在電壓檢測(cè)精度方面不會(huì) 很高，尤其是對(duì)于cell3和cell4電壓的檢測(cè)。這個(gè)主要源于分壓電阻的精度和電 壓 的 檢測(cè) 方 式。 VCELL4=Vn4-Vn3 VCELL3=Vn3-Vn2 VCELL2=Vn2-Vn1 VCELL1=Vn1-Vsr 我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)測(cè)量 vcell4 的時(shí)候，因?yàn)榉謮弘娮璧木?而帶來(lái)的誤差將會(huì)達(dá)到

32、最大化。bq2060檢測(cè)電流方面，通過(guò)SR1 SR2這2個(gè)PIN 來(lái)檢測(cè)sense resisto倆端的電壓。與2040最大的區(qū)別就是將這2個(gè)pin獨(dú)立了 出來(lái)，同時(shí)在外圍電路增加了 RC濾波電路。在電流檢測(cè)精度方面，校準(zhǔn)后，誤 差很小，基本上在5-10個(gè)mA以內(nèi)。檢測(cè)電流部分，需要注意采樣電阻的選擇， 一般應(yīng)該選擇10-20mohm。阻值太大，檢測(cè)分辨率會(huì)增加，但是自身功耗會(huì)增 加，阻值太小則檢測(cè)電流的精度會(huì)下降。另外注意對(duì)此電阻的溫漂特性的關(guān)注， 當(dāng)然越小越好。在layout方面，這里至關(guān)重要，2條電流檢測(cè)線，盡量平行，等 長(zhǎng)，最好via的數(shù)目都保持一致。 溫度檢測(cè)方面，bq2060采用了

33、 K氏溫度單位， 需要注意單位的換算。需要提及的Thermistor一定要用膠緊緊貼在cell上。因?yàn)?容量的補(bǔ)償將會(huì)非常依賴于所測(cè)得的溫度。 提到容量的補(bǔ)償， 這個(gè)其實(shí)就是整個(gè) 所謂 GAS GAUGE 真正核心的地方。不同溫度，放電電流，終止電壓，不同老 化程度的cell，所得到的補(bǔ)償是不一樣的。bq2060在2040的基礎(chǔ)上作了修正， EDV也更名叫做CEDV，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。所謂動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與固定補(bǔ)償?shù)膮^(qū)別，在 于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償可以當(dāng)時(shí)根據(jù)放電電流，溫度，內(nèi)阻，老化因素等的參數(shù)來(lái)調(diào)整 EDV2， EDV1， EDV0 的數(shù)值，而 EDV2 的大小會(huì)關(guān)系到 FCC 的計(jì)算。而計(jì)算 EDV2， 1，

34、 0 是通過(guò)一個(gè)函數(shù)式，需要通過(guò)對(duì) cell 做實(shí)驗(yàn)，然后利用數(shù)學(xué)工具 Mathcad計(jì)算出來(lái)。所做的實(shí)驗(yàn)主要是 cell在高溫，常溫，低溫3種溫度下進(jìn)行 輕載和重載放電實(shí)驗(yàn)，然后通過(guò)Ti提供的Utility EV2200-60將SBS寄存器的數(shù) 據(jù)Log下來(lái)。通常在低溫的時(shí)候，RSOC會(huì)跳變比較厲害，比如會(huì)突然從18%jump 到7%,無(wú)法非常準(zhǔn)確的將電池真實(shí)的 RSOC反映出來(lái)。RSOC會(huì)在full charge 的時(shí)候， 根據(jù)放電的電流， 以及自放電比率等下降， 但是到放電到末期， 當(dāng)達(dá)到 EDV2 設(shè)定的電壓， 會(huì)被強(qiáng)行拉下來(lái)。 我想這也許就是這種容量修正方法本身的 局限性。但是不可否

35、認(rèn)， 這種方法的高明之處。 其實(shí)有的時(shí)候， 濃縮的就是精華， Ti 的這種看似簡(jiǎn)單的補(bǔ)償方法，卻也非常實(shí)用， Ti 從來(lái)沒(méi)有公開(kāi)過(guò)自己的這種 算法，這種算法也許就是濃縮于多年的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 外加一些聰慧人士的高度提煉。 在保護(hù)方面，bq2060于2040 一樣，需要依賴于其他的專(zhuān)用 3/4串的保護(hù)芯片， 比如1414和8254等。Ti其實(shí)也有自己的保護(hù)芯片，只是很少見(jiàn)有人會(huì)采用到。 但是高于 2040 的是， bq2060 在保護(hù)方面做了一些有益的嘗試，采用 cfc 與 dfc 的Pin，來(lái)控制一個(gè) mosfet實(shí)現(xiàn)對(duì)power mosfet的控制。但是源于 bq2060電壓 精度不是很高的問(wèn)

36、題，以及安全性的考慮， bq2060 的保護(hù)功能那個(gè)只是定義為 二級(jí)保護(hù)。一級(jí)保護(hù)仍然需要依賴于 1414 等芯片。 bq2060 內(nèi)部沒(méi)有集成 driver 電路，所以在一份 Ti 的應(yīng)用手冊(cè)內(nèi)，對(duì) cfc 和 dfc 的應(yīng)用電路作了說(shuō)明。但是， 目前為止幾乎沒(méi)有在市面上見(jiàn)到有批量出貨的產(chǎn)品會(huì)應(yīng)用 cfc 和 dfc 的功能， 只 能說(shuō)雞肋而已。bq2060定義，當(dāng)電池在低溫或者低壓的時(shí)候，進(jìn)入 prechage模 式，但是因?yàn)?bq2060 沒(méi)有自己的 driver 電路，所以只可以發(fā)送信息到 smart charger,依賴于charger才可以完成precharge功能。bq2060

37、同時(shí)還廣泛應(yīng)用到 了一些 after market 市場(chǎng)。網(wǎng)上也能常常會(huì)看到 bq2060+xxxx 方案的討論。到目 前為止， bq2060 已經(jīng)在市場(chǎng)在風(fēng)云 7-8 年，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)是市場(chǎng)上絕對(duì) 的生力軍。bq2060就這樣和1414,8254在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)同床共枕，休戚與共。 但是事實(shí)上， Ti 并不樂(lè)意眼睜睜看著 1414 和 8254 與自己一起分享這塊蛋糕， 他們也在一直努力向客戶推廣自己的保護(hù)芯片，但是收效甚微。終于， Ti 推出 了自己 208x 系列，這是一種技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)共同作用的必然，也正是隨著 208x的推出，告別了此前gas gauge ic和保護(hù)ic獨(dú)立工作的時(shí)代。在208x系列 中， 2 個(gè)芯片互為依賴，互相作用。 Ti 終于將這份蛋糕實(shí)行了壟斷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 利益最大化。 7