BQ7620B芯片各腳功能詳解

一、BQ7620B芯片概述

BQ7620B是德州儀器（Texas Instruments，TI）推出的一款高壓電池組前端充放電高側(cè)NFET驅(qū)動(dòng)器芯片，專為多節(jié)鋰電池組管理設(shè)計(jì)。該芯片通過(guò)驅(qū)動(dòng)高側(cè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管（NFET），實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組充電和放電過(guò)程的精確控制，同時(shí)集成預(yù)充電P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管（PFET）驅(qū)動(dòng)功能，適用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具、儲(chǔ)能系統(tǒng)等應(yīng)用場(chǎng)景。BQ7620B以其低功耗、高集成度和靈活的配置能力，成為電池管理系統(tǒng)（BMS）中的關(guān)鍵組件。本文將詳細(xì)解析BQ7620B芯片的各引腳功能，涵蓋其電氣特性、工作模式及典型應(yīng)用。

二、BQ7620B芯片引腳分布與功能

BQ7620B采用TSSOP-16封裝，共包含16個(gè)引腳。以下按功能分類詳細(xì)介紹各引腳的作用：

1. 電源與接地引腳

• VDD（引腳1）：芯片的主電源輸入端，供電電壓范圍為3.5V至8.5V。VDD為內(nèi)部邏輯電路和驅(qū)動(dòng)電路提供能量，需通過(guò)去耦電容（如0.1μF）接地以減少噪聲干擾。

• VSS（引腳16）：芯片的地參考端，所有內(nèi)部電路均以此為基準(zhǔn)。VSS需與PCB的地平面緊密連接，確保低阻抗路徑。

2. 驅(qū)動(dòng)控制引腳

• CHG_EN（引腳2）：充電使能信號(hào)輸入端。高電平有效時(shí)，允許BQ7620B驅(qū)動(dòng)充電NFET（CHG FET）；低電平則關(guān)閉CHG FET。該引腳通常由電池管理系統(tǒng)（BMS）的主控芯片（如MCU）控制，以實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程的動(dòng)態(tài)管理。

• DSG_EN（引腳3）：放電使能信號(hào)輸入端。高電平有效時(shí)，允許BQ7620B驅(qū)動(dòng)放電NFET（DSG FET）；低電平則關(guān)閉DSG FET。通過(guò)獨(dú)立控制CHG_EN和DSG_EN，可實(shí)現(xiàn)充電與放電的獨(dú)立保護(hù)邏輯。

• PCHG_EN（引腳4）：預(yù)充電使能信號(hào)輸入端。當(dāng)電池組電壓較低（如深度放電后）時(shí)，BQ7620B可通過(guò)該引腳激活預(yù)充電PFET，以限流方式對(duì)電池組進(jìn)行緩慢充電，避免大電流沖擊。

3. 電荷泵與驅(qū)動(dòng)輸出引腳

• CP_EN（引腳5）：電荷泵使能信號(hào)輸入端。BQ7620B內(nèi)置電荷泵電路，用于生成高于VDD的電壓以驅(qū)動(dòng)高側(cè)NFET。CP_EN高電平時(shí)，電荷泵啟動(dòng)；低電平時(shí)關(guān)閉，降低靜態(tài)功耗。

• CHG（引腳6）：充電NFET驅(qū)動(dòng)輸出端。輸出高電平時(shí)，CHG FET導(dǎo)通，允許電流從充電器流向電池組；輸出低電平時(shí)，CHG FET關(guān)閉。

• DSG（引腳7）：放電NFET驅(qū)動(dòng)輸出端。輸出高電平時(shí)，DSG FET導(dǎo)通，允許電流從電池組流向負(fù)載；輸出低電平時(shí)，DSG FET關(guān)閉。

• PCHG（引腳8）：預(yù)充電PFET驅(qū)動(dòng)輸出端。輸出高電平時(shí)，PFET導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)限流預(yù)充電功能。

4. 電壓監(jiān)測(cè)與反饋引腳

• PACK+（引腳9）：電池組正極電壓監(jiān)測(cè)端。通過(guò)該引腳，BQ7620B可直接檢測(cè)電池組的總電壓，用于過(guò)壓、欠壓保護(hù)及電量估算。

• PACK-（引腳10）：電池組負(fù)極參考端。通常與VSS連接，但需注意電氣隔離以避免干擾。

• PMON_EN（引腳11）：PACK+電壓監(jiān)測(cè)使能端。高電平時(shí)，BQ7620B啟用PACK+電壓監(jiān)測(cè)功能；低電平時(shí)關(guān)閉。該功能可降低功耗，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)景。

• PACKDIV（引腳12）：PACK+電壓分壓輸出端。通過(guò)內(nèi)部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，將PACK+電壓按比例縮小后輸出，便于外部ADC采樣。分壓比例由芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)決定，用戶需根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的ADC量程。

5. 故障檢測(cè)與保護(hù)引腳

• FAULT（引腳13）：故障標(biāo)志輸出端。當(dāng)BQ7620B檢測(cè)到過(guò)壓、欠壓、過(guò)流或短路等故障時(shí)，F(xiàn)AULT引腳輸出低電平信號(hào)，通知主控芯片采取保護(hù)措施。

• OV_TH（引腳14）：過(guò)壓保護(hù)閾值設(shè)置端。通過(guò)外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，可靈活配置過(guò)壓保護(hù)閾值。具體計(jì)算公式需參考芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)。

• UV_TH（引腳15）：欠壓保護(hù)閾值設(shè)置端。與OV_TH類似，通過(guò)外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)配置欠壓保護(hù)閾值。

三、BQ7620B芯片工作模式與典型應(yīng)用

1. 正常工作模式

在正常工作模式下，BQ7620B根據(jù)CHG_EN、DSG_EN和PCHG_EN的電平狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)CHG FET、DSG FET和PFET的導(dǎo)通或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)電池組的充放電管理。同時(shí)，通過(guò)PACK+和PACK-引腳實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組電壓，確保其在安全范圍內(nèi)。

2. 預(yù)充電模式

當(dāng)電池組電壓低于預(yù)充電閾值時(shí)，BQ7620B通過(guò)PCHG_EN引腳激活預(yù)充電PFET，以限流方式對(duì)電池組進(jìn)行緩慢充電。此模式可避免大電流沖擊，延長(zhǎng)電池壽命。

3. 故障保護(hù)模式

當(dāng)檢測(cè)到過(guò)壓、欠壓、過(guò)流或短路等故障時(shí)，BQ7620B立即關(guān)閉CHG FET和DSG FET，并通過(guò)FAULT引腳輸出故障信號(hào)。此時(shí)，主控芯片需讀取FAULT狀態(tài)，并根據(jù)故障類型采取相應(yīng)的恢復(fù)措施。

4. 典型應(yīng)用電路

BQ7620B通常與電池監(jiān)控芯片（如BQ76940）和主控芯片（如STM32）配合使用，構(gòu)成完整的電池管理系統(tǒng)。以下為典型應(yīng)用電路的關(guān)鍵點(diǎn)：

• 電源設(shè)計(jì)：VDD需通過(guò)去耦電容接地，確保電源穩(wěn)定性。

• 驅(qū)動(dòng)電路：CHG、DSG和PCHG引腳需通過(guò)合適的驅(qū)動(dòng)電阻連接NFET和PFET的柵極，以優(yōu)化開關(guān)速度和功耗。

• 電壓監(jiān)測(cè)：PACK+和PACK-引腳需通過(guò)低阻抗路徑連接電池組，避免電壓采樣誤差。

• 故障處理：FAULT引腳需連接主控芯片的中斷輸入端，實(shí)現(xiàn)快速故障響應(yīng)。

四、BQ7620B芯片電氣特性與注意事項(xiàng)

1. 電氣特性

• 工作電壓范圍：3.5V至8.5V

• 絕對(duì)最大電壓：100V（PACK+引腳）

• 靜態(tài)電流：

• 正常模式：40μA

• 關(guān)斷模式：<10μA

• 驅(qū)動(dòng)能力：

• CHG/DSG/PCHG輸出電流：±25mA

• 電荷泵輸出電壓：VDD+10V（典型值）

2. 注意事項(xiàng)

• PCB布局：

• 高壓引腳（如PACK+）與低壓引腳需保持足夠間距，避免擊穿風(fēng)險(xiǎn)。

• 去耦電容需盡可能靠近VDD和VSS引腳。

• 熱設(shè)計(jì)：

• BQ7620B在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定熱量，需確保PCB有足夠的散熱路徑。

• 避免在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行。

• 電磁兼容性（EMC）：

• 驅(qū)動(dòng)信號(hào)線需避免與高速信號(hào)線并行布線，減少干擾。

• 必要時(shí)可添加磁珠或?yàn)V波電路。

五、BQ7620B芯片與其他芯片的對(duì)比

1. 與BQ76200的對(duì)比

BQ7620B與BQ76200在功能上高度相似，均支持高側(cè)NFET驅(qū)動(dòng)和預(yù)充電功能。主要區(qū)別在于：

• 封裝：BQ7620B采用TSSOP-16封裝，體積更小，適合空間受限的應(yīng)用場(chǎng)景。

• 保護(hù)功能：BQ7620B集成了更完善的過(guò)壓、欠壓保護(hù)機(jī)制，閾值設(shè)置更靈活。

2. 與BQ76940的配合

BQ7620B通常與BQ76940電池監(jiān)控芯片配合使用，前者負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)控制，后者負(fù)責(zé)電壓、電流和溫度監(jiān)測(cè)。兩者通過(guò)I2C或SPI接口通信，實(shí)現(xiàn)電池組的全面管理。

六、BQ7620B芯片的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著鋰電池在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)電池管理系統(tǒng)的要求日益提高。BQ7620B作為關(guān)鍵組件，未來(lái)可能向以下方向發(fā)展：

• 更高集成度：集成更多保護(hù)功能（如熱管理、均衡控制），減少外圍器件數(shù)量。

• 更低功耗：優(yōu)化電荷泵和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

• 智能化：支持自適應(yīng)保護(hù)算法，根據(jù)電池狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整保護(hù)閾值。

七、結(jié)論

BQ7620B芯片以其高集成度、低功耗和靈活的配置能力，成為多節(jié)鋰電池組管理系統(tǒng)的理想選擇。本文詳細(xì)解析了其各引腳的功能、工作模式及典型應(yīng)用，并提供了電氣特性、注意事項(xiàng)和對(duì)比分析。通過(guò)合理設(shè)計(jì)PCB布局、優(yōu)化電源和驅(qū)動(dòng)電路，可充分發(fā)揮BQ7620B的性能優(yōu)勢(shì)，確保電池組的安全、高效運(yùn)行。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，BQ7620B有望在更多領(lǐng)域展現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。