ZHCAC47 February 2023 BQ769142 , BQ76942 , BQ76952 , ISO1640 , LM5168
4 堆叠组的电流消耗
TIDA-010247 设计指南介绍了堆叠式 BQ769x2 设计的辅助电源策略。在 MOSFET 开启的待机模式下（DET 下拉至低电平，接地），TIDA-010247 的总电流消耗约为 300μA，堆叠组之间的电流差约为 10μA。如果 MOSFET 关断（DET 悬空），总电流消耗减少至约 200μA，电流差增加至约 50μA。TIDA-010247 利用顶部 BQ769x2 电荷泵来打开和关闭 MOSFET；因此，与 MOSFET 关断状态相比，顶部 BQ769x2 的 MOSFET 处于开启状态时电流消耗更大，导致总电流消耗更大。在待机模式下，主机 MCU 通过拉低 EN 来关闭 ISO1640 电源并禁用直流/直流 LM5168P，从而降低功耗，而 5V 和 3.3V 电源轨由底部 BQ769x2 稳压器提供。总电流约为 50μA（包括 MCU、收发器和其他漏电流），会导致电流差，因为顶部 BQ769x2 没有其他电流消耗（IC 电源电流除外）。TIDA-010247 中设计了一个外部 IO 电路，来检测电池是否与负载或充电器连接。选择合适的上拉电阻器 (R178) 有助于在连接 DET 的情况下（允许 MOSFET 导通）缩小电流差。这对于特定的工作条件尤其有用。
图 4-1 TIDA-010247 辅助电源策略
图 4-2 用于检测 TIDA-010247 中充电器或负载的 DET 电路
当充电或放电电流唤醒 TIDA-010247 时，会启用直流/直流、接管 5V 和 3.3V 电源轨，不会导致电流不平衡。I2C 隔离器 ISO1640 仍由顶部和底部 BQ769x2 稳压器分别供电，以便降低不平衡电流（请参阅GUID-20221129-SR0T-NBVV-XLXR-4XHHLZ52HR4G.html#FIG_TG5_XXH_VVB、与顶部和底部 BQ769x2 通信）。
表 4-1 中列出了 ISO1640 器件的电源电流规格。在正常工作条件下，ISO1640 器件的电源电流差在组不平衡电流中的占比最大。
| 参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ICC1 | 电源电流，1 侧 | VSDA1、VSCL1 = GND1，VSDA2、 VSCL2 = GND2，R1 和 R2 = 开路， C1 和 C2 = 开路 |
5.2 | 7.1 | mA | |
| VSDA1、VSCL1 = VCC1，VSDA2、 VSCL2 = VCC2，R1 和 R2 = 开路， C1 和 C2 = 开路 |
3 | 4 | mA | |||
| ICC2 | 电源电流，2 侧 | VSDA1、VSCL1 = GND1，VSDA2、 VSCL2 = GND2，R1 和 R2 = 开路， C1 和 C2 = 开路 |
4.9 | 6.7 | mA | |
| VSDA1、VSCL1 = VCC1，VSDA2、 VSCL2 = VCC2，R1 和 R2 = 开路， C1 和 C2 = 开路 |
2.8 | 3.5 | mA | |||
进一步缩小电流差的另一种好方法是添加 TI 隔离式电源模块 为 ISO1640 的次级侧供电，并使用 3.3V 主电源轨为隔离式电源模块和 ISO1640 初级侧供电。#FIG_WWN_KYH_VVB 显示了方框图。
图 4-3 使用隔离式电源模块为 ISO1640 供电
ISO1640 器件的两侧均由 3.3V 主电源轨供电，因为 3.3V 主电源轨旨在从总电池组电压中接收功率，进一步消除各组之间的电流差。
由于 BQ769x2 器件还支持与主机 MCU 进行 SPI 通信，因此另一种解决方案是将 I2C 替换为 SPI 通信，并使用 TI ISOW7741 器件。ISOW7741 是集成了数字隔离器的直流/直流转换器。ISOW7741 实现了 SPI 通信隔离，并集成了隔离式直流/直流电源为次级侧供电。所有功率均来自 3.3V 主电源轨，因此不会产生不平衡电流。
图 4-4 与 ISOW7741 进行隔离式 SPI 通信
TIDA-010247 还通过顶部和底部 BQ769x2 的 REG2 保留了外部电池组平衡功能。主机 MCU 可以启用 BQ769x2 REG2 中的任何一个，以便启动电池组平衡，但需要注意的是，最大平衡电流必须遵循 BQ769x2 稳压器电流限制。