bq76PL455A－Q1高可靠汽车电池监测和保护器件解析

bq76PL455A-Q1器件是一款集成式16节电池监测和保护器件，面向高可靠性汽车应用。集成式高速差分电容隔离通信接口能够让16个bq76PL455A-Q1器件通过单个高速通用异步接收器/发射器（UART）接口与主机通信。

bq76PL455A-Q1监视和检测几种不同的故障条件，包括：过压、欠压、过温和通信故障。还包含6个GPIP端口和8个模拟AUX ADC输入，增强了监测和可编程功能。还具有二级热关断功能，提供了进一步保护。

bq76PL455A-Q1的主要特性

可以为每个器件监测和均衡6~16节电池高精度监测；

具有内部基准；

高性能14位模数转换器（ADC）；

所有电池转换在2.4ms（额定值）内完成；

温度和其它传感器的8个AUX输入，输入电压为0~5V；

内部精密基准；

集成式保护器，具有独立Vref，面向过压（OV）和欠压（UV）比较器与可编程VCELL设定点；

用于实现高系统稳健性；

高达1-Mb/s的可堆叠隔离差分UART；

采用双绞线的菊花链内的IC多达16个；

通过了大电流注入（BCI）测试；

用于实现稳健的热插拔性能；

利用外部n-FET实现无源均衡，利用EMB1428Q/EMB1499Q实现有源均衡；

有助于用户满足功能安全标准要求（例如ISO26262）；

内置式自测，验证指定的内部功能；

支持Open Wire Detection；

通过了AEC-Q100认证：

器件温度等级2：–40℃~105℃环境工作温度范围；

器件HBM ESD等级分类2级；

器件CDM ESD等级分类C3级；

图1 bq76PL455A-Q1功能框图

图2 bq76PL455A-Q1数字芯片部分功能框图

图3 bq76PL455A-Q1主器件应用框图

bq76PL455EVM评估模块

德州仪器公司的无源均衡bq76PL455A-Q1监测和均衡16节串联锂离子电池。bq76PL455A-Q1由16V（最小值）~79.2V（最大值）电池组供电。除了16条电池测量通道，还提供另外8条模拟通道以实现温度或辅助信号感应，提供6条数字通道。可对这些数字通道进行配置，以便在电平状态改变高到低或低到高时产生故障。了解在0~65℃和-40℃~105℃的工作温度范围内通道电压测量精度规范。无源电池均衡电流由板载电阻设定，在4.2V电压下，每节电池的电流为56mA。

如需堆叠16节以上的电池，最多可以串联6个bq76PL455EVM以便支持96节电池。与堆叠的bq76PL455EVM通信是通过能够承受500V电压的隔离式菊花链差分总线完成的。bq76PL455EVM堆栈可利用来自于GUI的单个唤醒命令从掉电模式下唤醒。仿真LED故障指示器监测系统故障并将其显示在GUI中。

利用PC GUI控制单个EVM或多个堆叠的bq76PL455EVM。PC和bq76PL455EVM堆栈的最底层之间的通信是通过FTDI USB-TTL（5V）串行接口电缆来实现的。堆栈中其它所有EVM间的通信是通过隔离式菊花链差分通信总线完成的。PC GUI让我们能够对bq76PL455EVM进行配置，以便监测电池和其它模拟数据通道，控制均衡和监测任何故障的详情。

bq76PL455EVM演示了德州仪器新型高集成度bq76PL455A-Q1 16节电池堆栈监测、无源均衡器件的性能。bq76PL455AQ1为电池管理提供了高度精确、可靠和稳定的解决方案，整合了下列元件：

14位模数转换器（ADC）；

精密电压基准；

精密高压模拟前端（AFE）；

通用异步接收器/发射器（UART）串行通信接口；

LDO稳压器；

用于实现监测、均衡和通信功能的控制逻辑

bq76PL455EVM评估模块的主要特性

16通道精密电压电池监测与无源均衡；

8通道温度或辅助信号监测；

6通道数字信号监测和可选故障监测；

隔离式串行通信；

可堆叠，支持96节电池；

bq76PL455EVM评估模块的电特性

工作电压范围：16V~79.2V；

最多可测量16节电池，电压范围为1V~5V，绝对最大电池开路电压：5.5V；

均衡电流：高达［email protected］ ；

工作温度：-40℃~105℃；

bq76PL455EVM实现了下列功能

电池电压监测；

电池UV和OV比较器；

电池均衡；

温度和辅助信号监测；

嵌入式控制；

故障监测；

隔离式差分菊花链通信；

PC串行通信；

通用I/O；

电源；

图4 bq76PL455EVM评估模块外形图

表1 bq76PL455EVM评估模块材料清单（BOM）