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NFET驅(qū)動器芯片，專為多節(jié)鋰電池組管理設計。該芯片通過驅(qū)動高側N溝道場效應晶體管（NFET），實現(xiàn)對電池組充電和放電過程的精確控制，同時集成預充電P溝道場效應晶體管（PFET）驅(qū)動功能，適用于電動自行車、電動工具、儲能系統(tǒng)等應用場景。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）中的關鍵組件。本文將詳細解析BQ7620B芯片的各引腳功能，涵蓋其電氣特性、工作模式及典型應用。

二、BQ7620B芯片引腳分布與功能

BQ7620B采用TSSOP-16封裝，共包含16個引腳。以下按功能分類詳細介紹各引腳的作用：

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)動電路提供能量，需通過去耦電容（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。VSS需與PCB的地平面緊密連接，確保低阻抗路徑。

2. 驅(qū)動控制引腳

• CHG_EN（引腳2）：充電使能信號輸入端。高電平有效時，允許BQ7620B驅(qū)動充電NFET（CHG FET）；低電平則關閉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，以實現(xiàn)充電過程的動態(tài)管理。

• DSG_EN（引腳3）：放電使能信號輸入端。高電平有效時，允許BQ7620B驅(qū)動放電NFET（DSG FET）；低電平則關閉DSG FET。通過獨立控制CHG_EN和DSG_EN，可實現(xiàn)充電與放電的獨立保護邏輯。

• PCHG_EN（引腳4）：預充電使能信號輸入端。當電池組電壓較低（如深度放電后）時，BQ7620B可通過該引腳激活預充電PFET，以限流方式對電池組進行緩慢充電，避免大電流沖擊。

3. 電荷泵與驅(qū)動輸出引腳

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

• CHG（引腳6）：充電NFET驅(qū)動輸出端。輸出高電平時，CHG FET導通，允許電流從充電器流向電池組；輸出低電平時，CHG FET關閉。

• DSG（引腳7）：放電NFET驅(qū)動輸出端。輸出高電平時，DSG FET導通，允許電流從電池組流向負載；輸出低電平時，DSG FET關閉。

• PCHG（引腳8）：預充電PFET驅(qū)動輸出端。輸出高電平時，PFET導通，實現(xiàn)限流預充電功能。

4. 電壓監(jiān)測與反饋引腳

• PACK+（引腳9）：電池組正極電壓監(jiān)測端。通過該引腳，BQ7620B可直接檢測電池組的總電壓，用于過壓、欠壓保護及電量估算。

• PACK-（引腳10）：電池組負極參考端。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)測使能端。高電平時，BQ7620B啟用PACK+電壓監(jiān)測功能；低電平時關閉。該功能可降低功耗，適用于對實時性要求不高的場景。

• PACKDIV（引腳12）：PACK+電壓分壓輸出端。通過內(nèi)部電阻分壓網(wǎng)絡，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)部設計決定，用戶需根據(jù)實際需求選擇合適的ADC量程。

5. 故障檢測與保護引腳

• FAULT（引腳13）：故障標志輸出端。當BQ7620B檢測到過壓、欠壓、過流或短路等故障時，F(xiàn)AULT引腳輸出低電平信號，通知主控芯片采取保護措施。

• OV_TH（引腳14）：過壓保護閾值設置端。通過外部電阻分壓網(wǎng)絡，可靈活配置過壓保護閾值。具體計算公式需參考芯片數(shù)據(jù)手冊。

• UV_TH（引腳15）：欠壓保護閾值設置端。與OV_TH類似，通過外部電阻分壓網(wǎng)絡配置欠壓保護閾值。

三、BQ7620B芯片工作模式與典型應用

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CHG FET、DSG FET和PFET的導通或關閉，實現(xiàn)電池組的充放電管理。同時，通過PACK+和PACK-引腳實時監(jiān)測電池組電壓，確保其在安全范圍內(nèi)。

2. 預充電模式

當電池組電壓低于預充電閾值時，BQ7620B通過PCHG_EN引腳激活預充電PFET，以限流方式對電池組進行緩慢充電。此模式可避免大電流沖擊，延長電池壽命。

3. 故障保護模式

當檢測到過壓、欠壓、過流或短路等故障時，BQ7620B立即關閉CHG FET和DSG FET，并通過FAULT引腳輸出故障信號。此時，主控芯片需讀取FAULT狀態(tài)，并根據(jù)故障類型采取相應的恢復措施。

4. 典型應用電路

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

• 電源設計：VDD需通過去耦電容接地，確保電源穩(wěn)定性。

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

• 電壓監(jiān)測：PACK+和PACK-引腳需通過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，實現(xiàn)快速故障響應。

四、BQ7620B芯片電氣特性與注意事項

1. 電氣特性

• 工作電壓范圍：3.5V至8.5V

• 絕對最大電壓：100V（PACK+引腳）

• 靜態(tài)電流：

• 正常模式：40μA

• 關斷模式：<10μA

• 驅(qū)動能力：

• 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

• PCB布局：

• 高壓引腳（如PACK+）與低壓引腳需保持足夠間距，避免擊穿風險。

• 去耦電容需盡可能靠近VDD和VSS引腳。

• 熱設計：

• BQ7620B在工作過程中會產(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)境下長時間滿負荷運行。

• 電磁兼容性（EMC）：

• 驅(qū)動信號線需避免與高速信號線并行布線，減少干擾。

• 必要時可添加磁珠或濾波電路。

五、BQ7620B芯片與其他芯片的對比

1. 與BQ76200的對比

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

• 封裝：BQ7620B采用TSSOP-16封裝，體積更小，適合空間受限的應用場景。

• 保護功能：BQ7620B集成了更完善的過壓、欠壓保護機制，閾值設置更靈活。

2. 與BQ76940的配合

BQ7620B通常與BQ76940電池監(jiān)控芯片配合使用，前者負責驅(qū)動控制，后者負責電壓、電流和溫度監(jiān)測。兩者通過I2C或SPI接口通信，實現(xiàn)電池組的全面管理。

六、BQ7620B芯片的未來發(fā)展趨勢

隨著鋰電池在電動汽車、儲能系統(tǒng)等領域的廣泛應用，對電池管理系統(tǒng)的要求日益提高。BQ7620B作為關鍵組件，未來可能向以下方向發(fā)展：

• 更高集成度：集成更多保護功能（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)動電路設計，延長電池續(xù)航時間。

• 智能化：支持自適應保護算法，根據(jù)電池狀態(tài)動態(tài)調(diào)整保護閾值。

七、結論

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。本文詳細解析了其各引腳的功能、工作模式及典型應用，并提供了電氣特性、注意事項和對比分析。通過合理設計PCB布局、優(yōu)化電源和驅(qū)動電路，可充分發(fā)揮BQ7620B的性能優(yōu)勢，確保電池組的安全、高效運行。未來，隨著技術的不斷進步，BQ7620B有望在更多領域展現(xiàn)其應用價值。