BQ76920 是一款高性能的电池监控和保护 IC，由德州仪器（Texas Instruments, TI）公司推出。它专为多串电池组设计，常用于电动工具、电动汽车、储能系统和其他要求高电池管理的应用中。BQ76920 提供电池组电压、温度、电流、充放电状态等多个重要电池参数的监控功能，是电池保护、平衡和监控系统中的核心组件。

1. 产品概述

BQ76920 采用多通道电池监控和保护架构，可以支持 3 至 15 串锂离子或锂聚合物电池的监测。它提供了多个内置保护功能，例如过充电、过放电、过电流、短路保护等，确保电池组的安全性。BQ76920 配备了一系列传感器接口，可连接外部温度传感器和电流传感器，实时监控电池的健康状态。

2. 主要特性

• 支持多串电池组：BQ76920 可以支持 3 至 15 串电池的电压监控，适用于各种电池组配置，满足不同电压范围的需求。

• 高精度电池电压测量：内置 ADC 精度高，可达到 15 位，能够精确监测每一节电池的电压，确保电池管理系统（BMS）能够及时响应电池状态变化。

• 集成式电池平衡功能：内建可编程的电池平衡电路，可以自动平衡电池组内的每一节电池电压，避免电池过充或过放的现象。

• 多种保护功能：提供过充、过放、过电流、短路保护等多重保护功能，确保电池在各种工况下的安全性，避免电池损坏或起火等风险。

• 低功耗设计：BQ76920 在待机模式下的功耗非常低，适合用于长时间运行的电池管理系统。

• 高灵敏度电流感测：通过外部分流电阻，能够高精度地测量电池的充放电电流，帮助系统实时了解电池的能量消耗状况。

• 集成多种通信接口：BQ76920 支持 I2C 和 SMBus 通信接口，方便与外部主控 MCU 或上位机进行数据交换。

3. 工作原理

BQ76920 的工作原理基于其高精度的模拟前端电池监控系统，主要包括以下几个步骤：

• 电压测量：每一串电池的电压通过内置的 ADC 进行监测。电池组的总电压和单节电池的电压都可以实时获取，确保电池组的电压在安全范围内。

• 温度测量：BQ76920 提供多个温度传感器接口，监测电池组的温度，以防止因过热引发的电池损坏或安全事故。

• 电流测量：外部电流传感器与 BQ76920 配合，实时监测电池的充放电电流。当电流超过预设的限值时，系统会自动触发保护机制。

• 电池平衡：内置的电池平衡功能能够在充电时确保每节电池的电压相对均衡，避免某些电池过充或过放。

• 通信和控制：通过 I2C 或 SMBus 接口，BQ76920 能够将实时监控的数据传输给主控 MCU，进行进一步的数据处理和决策。当系统检测到异常时，它可以通过通信接口发出警告信息或自动触发保护动作。

4. 参数和规格

BQ76920 的主要技术参数如下：

• 电池监测范围：支持 3 至 15 串电池组，电池电压范围从 8V 到 60V。

• 电池电压测量精度：15 位 ADC，具有较高的测量精度，最小步进电压为 0.005 V。

• 电池温度测量：支持最多 4 个外部温度传感器接口。

• 电流感测精度：电流测量精度可达 1%，通过外部分流电阻测量充放电电流。

• 保护功能：包括过充、过放、过电流、短路、过温等保护功能，确保电池在各种极端条件下的安全性。

• 功耗：待机模式功耗极低，适合长时间运行的应用场合。

• 通讯接口：支持 I2C 和 SMBus 两种常用的通信协议，方便与外部控制器或计算机进行数据交换。

5. 应用领域

BQ76920 主要应用于需要对多串电池进行实时监测和管理的系统中，具体应用包括但不限于以下几个领域：

5.1 电动工具

在电动工具中，BQ76920 用于监控电池的健康状态、管理电池充放电过程，并确保电池不会过充、过放或过热。通过实时电池电压和电流监测，可以延长电池寿命，提升工具的运行效率。

5.2 电动汽车

电动汽车的电池管理系统（BMS）是确保车辆性能和安全的关键。BQ76920 提供了精确的电池电压、电流和温度监测，可以在不同驾驶条件下确保电池处于最佳工作状态，并及时进行保护。

5.3 储能系统

储能系统常用于家庭或工业的能量存储和调度。BQ76920 可以监控电池组的各项参数，提供稳定的电池保护和管理，确保储能系统的长期稳定运行。

5.4 便携式电子设备

许多便携式电子设备（如智能手机、笔记本电脑）依赖于锂电池供电。BQ76920 可以集成到这些设备的电池管理系统中，提供高效的电池监控和保护功能。

5.5 无人机

无人机依赖于高效且安全的电池系统，BQ76920 能够精确监测电池电压、电流和温度，在飞行过程中及时调整电池管理策略，延长飞行时间并确保飞行安全。

6. 优势与挑战

6.1 优势

• 高精度监测：BQ76920 提供了高精度的电池电压、电流和温度测量，能够准确反映电池的健康状况。

• 多保护功能：集成多种保护机制，确保电池组在各种极端条件下的安全。

• 低功耗：待机模式功耗低，适合长期运行的应用场合。

• 灵活的配置：支持多串电池配置，满足不同电池组的需求。

6.2 挑战

• 复杂的设计：虽然 BQ76920 提供了丰富的功能，但对于初学者来说，理解和实现其各项功能可能具有一定的难度。设计者需要仔细理解数据手册，确保系统正确配置。

• 外部元件要求：为了实现最佳性能，BQ76920 需要搭配适当的外部电流感测电阻和温度传感器，这些外部元件的选择和调校对系统性能有一定影响。

7. 总结

BQ76920 是一款功能强大的电池管理芯片，能够为多串电池组提供精确的电池电压、电流和温度监测，并提供多重保护功能。它广泛应用于电动工具、电动汽车、储能系统等领域，能够有效延长电池寿命，提高系统的可靠性和安全性。随着技术的不断进步，BQ76920 将在更多高端应用中发挥重要作用。