1、BQ中文说明书BQ2084中文版本说明书特征.能精确测量可充电锂离子及锂聚合物电池.支持智能电池标准（SBS）V1.1.内含集成时基,无需外置晶振选择输入.和TI29312模拟前端（AFE）保护IC配合,用较少的外部组件便可为7.2V，10.8V 或14.4V电池组提供完整的电子环境.以功能强大且低能耗的精简指令微处理器及高效能的外围设备作为基础.集成闪存无需外置EEPROM7.利用16位增量累积转换器精确测量电压和温度8.使用一个16位的高分辨率积分转换器测量充电电流.高于0.65-nVh的分辨率自我纠正功能偏差小于1uV.对单电池的参数设置可实现最大的电量测量精度.10.可驱动3到5个LE
2、D进行容量指示11.38-Pin的TSSOP封装适用范围笔记本计算机医疗及测试仪器便携式仪器.概述用于电池组或系统内置的复合智能电池规范的电量监测芯片bq2084-v23,可准确纪录可充电锂离子或锂聚合物电池组的相关资料. bq2084 监测的电池容量和其它关键参数通过一系列总线将这些信号传递给系统的主控制器. 这种IC与AFE保护IC共同作用, 才能在智慧电池线路中使其功能和安全性最大化, 以及组件数量和消耗最小化. 主监控器利用bq2084发送的信号, 可合理的管理电池能源,使得系统的运行时间尽可能的延长.bq2084使用一个积分转换器,持续取样充放电电流的测量值.自矫正积分转换器拥有高于
3、0.65nVh的分辨率, 小于u(典型值)的误差，实现最佳的电量测量. bq2084使用16位 A/D 转换器实现电压和温度的测量. 与bq29312相结合, 自带的A/D 转换器不仅可检测电池组中每个电池的电压, 而且可使bq2084产生必要的控制信号来平衡电池及保证电池中化学物质的安全性.bq2084支持SBData 的要求及充电控制功能，遵照系统管理总线(SMBus)二线协议传递信息, 这些信息包括剩余容量, 温度,电压,电流,预计剩余使用时间. bq2084也提供LED显示的驱动电路和按键输入，可利用三段、四段或五段显示器，分别以20%、25%和33%的增幅来显示从空电池到满电池之间的
4、电池电力。bq2084内置1K Bit闪存来存储系统信息.这些信息包括标称容量及电压,自动放电率,补偿参数, 及其它电池模型调整因素, 这些模型调整参数根据时间,比率, 温度等实际状况来校正剩余电容量.在一个电池容量从满到空的放电过程中, bq2084可以自动纠正电池的实际容量.AFE（模拟前端）保护IC Bq29312用来在智能电池组电路中实现功能及安全的最大化及组件及消耗的最小化。24串的电池组通过Bq29312给2084及其它外部电路供电。（1）bq2084-V123可以烧录升级。可以在版本类型后加后缀R（如bq2084DBT-V123）定制升级版本。绝对极限参数 (1)上述数值为运行条
5、件最大值。如果器件运行参数超过上述各项最大额定值，即可能对器件造成永久性损坏。如果器件长时间在绝对最大额定条件下工作，其稳定性可能受到影响。(2)VSS以VSSA，VSSD，VSSP的节点电压为参考。电气特性VDD=3.0V3.6V，TA=-2085,除非另外注明。上电复位动作与环境温度的关系积分A/D转换器的特性VDD=3.0V3.6V，TA= -2085锁相环路开关特性（1）内部系统时钟频率等于128倍的晶振频率，标称值为4.194MHz，频率误差根据内部平均时钟频率测量。Page4振荡器VDD=3.0V3.6V，TA= -2085，（典型值：VDD=3.3V，TA=25）（1）频率漂移根
6、据VDD=3.3V，TA=25条件下的平均频率测量得到。（2）启动时间根据振荡器输出频率漂移在1%定义数据快速内存特性VDD=3.0V3.6V，TA= -2085（1）通过设计确定而非测试产生备份寄存器（1）由设计给定非测试产生SMBUS时序规范VDD=3.0V3.6V，TA= -2085（1）当低电平时钟信号持续时间超过t（TIMEOUT），bq2084中止通讯。（2）t（HIGH） Max.就是总线空闲状态最小时间。SMBC高电平持续50ms以上将会引起包括2084的任何程序的重启。（3）t（LOW:SEXT）是在一个报文从开始到结束时，允许从器件扩展时钟周期的累计时间。（4）t（LOW:
7、MEXT）是在一个报文从开始到结束时，允许主器件扩展时钟周期的累计时间。SMBUS 时序图注: SCLACK 是由主控单元产生的与确认相关的时钟脉冲系统框图引脚设置引脚功能NAMENumberI/O描述CLKOUT35I向bq29312输出32.768-KHZ17I显示对LED1-LED5d的控制FLIT32I外部锁相逻辑虑波器模拟输入EVENT25Ibq29312XALERT 输出的入口LED124O分段显示，驱动外部LEDLED223OLED322OLED421OLED520OMRST26I当保持高电平时迫使装置复位的主复位输入NC7,13,14,36,37-无连接18I检测二次保护的输出
8、状态，低电平输入有效5I接入系统感应，低电平有效PU4O拉高输出RBI9I当工作电压偏低时,备份寄存器就向bq2084数据寄存器提供备份电压作为记载信息. RBI接存储电容或电池输入端12O额外安全保护级输出，如：保险丝之前。低电平有效SCLK6O与bq29312进行时钟通讯SDATA10I/O与bq29312进行数据交流SMBC15I/OSMBUS双向时钟通讯开漏脚SMBD16I/OSMBUS双向数据通讯开漏脚SR128I与SENSE电阻相连,测试充放电电流SR227ITS2I热敏电电阻电压输入引脚，监测温度VDDA31I仿真电路电压输入VDDD8I数字电路与I/O Pin 的正极输出端.V
9、IN1I接收bq29312单节电池电压输入VSSA3，29，30模拟电路的负极输入端VSSD11，19，38数字电路的负极输入端XCK1/VSSA3432.768KHz晶振输入引脚，如果使用内部晶振，将其余与VSSA连接XCK2/ROSC3332.768 KHz晶振输出引脚，如果使用内部晶振，将其与100k（50ppm温度偏移系数或者更高）的电阻相连功能描述振荡器功能Bq2084的振荡器可以通过内部或外部操作建立。2084启动后会自动尝试开启内部振荡器，但是如果外部没有一个100k的电阻与ROSC（33脚）连接，它就会尝试使用外部32.768KHz的晶振启动振荡器。所以要么使用100k的起振电
10、阻，要么外接12pF，32.768KHz的晶振。内部振荡器的性能取决于连在RSOC(pin33)和VSSA(pon34)之间的100电阻的精度.建议此电阻尽量与bq2084靠近, 其精度为0.1%,温度漂移偏差为50ppm（正负百万分之50）,或者更高。组件及引脚的布线也会影响影响振荡器的性能。在饱和电容量（FCC）已知的情况下, 振荡器功能的温度漂移平均误差值经过一个充电或放电周期就会产生一个等效的预估偏差.系统接入操作 当bq2084检测到电池接入系统，在引脚有一个低电平的输入信号，bq2084进入正常运行模式，并在PackStatus（）设置PRES位。放电场效应管会在250ms内打开。
11、当电池组从系统脱离时，引脚输入高电平，bq2084就会进入脱机状态，关断充放电场效应管，并启动0V预充电场效应管。If NR is Misc Config is set then the PRES input can be left floating asit is not used.正常模式Bq2084通过监控充放电决定电池容量。此外bq2084还测量单个电池电压，电池包电压，温度，电流，确定电池的自放电，利用bq29312监测电池的低电压门限。通过监测连接于电池负极和电池包负极之间的一系列sense电压, bq2084能够测量电池的充放电活动.可冲电池的充电活动就是靠监测这种电压和修正周边
12、环境测试数据及运行状况推测而来的。bq2084与bq29312相连而实现电池保护,电池平衡, 电压转换功能.bq2084可接受任何NTC热敏电阻(默认 Semitec 103AT), 或设定利用其内部的温度传感器，测试温度。bq2084使用温度监控电池组并补偿自放电预估值.测量bq2084使用积分-A/D转换器（ADC）来测试电流,使用另外一个-A/D转换器测量单电池电压，总电压和温度。正常模式下，单电池电压，总电压，Voltage(), Current(), AverageCurrent()，以及温度每秒钟都会更新。充电和放电计算积分ADC通过监测SR1与SR2之间的sense电阻来测量充放
13、电电流.，它能测量从-0.25到+0.25之间的双极信号.当Vsr=V(SR1)-V（SR2)为正时, bq2084就探测充电活动, 当Vsr=V(SR1)-V（SR2)为负时, bq2084就探测放电活动. bq2084用其内置计算器, 对时间连续积分这些信号. 此计算器的基本频率是0.65nVh。在充电和放电过程中, bq2084 用此计算器,每秒钟更新一次剩余容量.偏差纠正bq2084提供自动纠正功能, 可以纠正SR1与SR2之间电压的偏差,以得到最大测量精度. 当它内部连接SR1,SR2进行内部偏差测量，SMBUS总线持续低电平时间在20s以上,bq2084就会自动校正。bq2084可
14、将偏差校正到1uV以下。数字滤波器bq2084不能超过数字滤波器的门限测量充放电活动. 数字滤波器的门限值通过程序被设置在Digital Filter DF 0x2c中, 且其值应设定的足够高,以避免无充电电流或放电电流经过sense电阻时探测信号失真.电压监测SR1和SR2可得出充电电流和放电电流, 通过bq29312, bq2084进一步测出单组电池的电压。bq29312将选定电池连接到其VCELL pin上, VCELL pin又与bq2084的Vin pin相连结, 通过这种装置, bq2084 内部的ADC就可以测出单组电压, 并且按比例计算总电压。然后, bq2084会把Volta
15、ge( )及VCELL1, VCELL2, VCELL3, VCELL4的单电池电压报告出来。电池包对AFE的输入值经ADC测量后通过一个SMBUS命令（0x45）返回。电流bq2084通过SR1,SR2的输入来测量和计算充放电流, SBS命令Current()将该值报告出来。一个时间常量为14.5s的单极点的IIR滤波器将AverageCurrent( )计算出来。温度bq2084的TS输入端与一个NTC热敏电阻相连, 便可测出电池温度. bq2084将所测温度通过Temperature( ) 报告出来。通过在Misc Configuration中设定DF0x2a-0x2b，bq2084也可
16、启用其内部的温度传感器来测量温度。但数据闪存地址DF 0xb5到DF 0xc0也需改为相应的值。表1使用内部或外部温度传感器的设置容量监测操作概述bq2084的电源管理运行概况如图3所示。表3描述了bq2084的寄存器状况图1 bq2084容量监测流程图Bq2084在累计充放电电流的同时估算电池的自放电。bq2084能够根据温度和电池的充电状况，补偿充电流的测量值. bq2084也会根据温度调整对自放电的估算.主要电量计算器Remaining Capacity ( ) (RM)所代表的是任何时间的可提供容和或能量. bq2084可根据充电，自动放电，及其它补偿参数校准RM。RM寄存器中信息可以
17、通过SMBus接口或LED显示传送出来。Full Charge Capacity( )(FCC)纪录了上次测得的满充放电电荷。这项纪录作为相对满充容量指示的参考。电池每经历一次从饱到空的正常放电, bq2084就会更新一次FCC. 从SMBUS总线接口可得到FCC数据。放电计数寄存器(DCR) 追踪电池的放电情况, 但是这项数据是不可读的.假如电池经历了一次从饱和到放空的正常放电, bq2084就会启用DCR来更新FCC。这样bq2084就可得到系统使用状态下真实的放电容量。主要的容量监测寄存器剩余容量 (RM)RM是指电池的剩余容量.。bq2084以mAh或10mWh为单位计算RM，这是可选
18、择的。在Battery Mode( )(003)中可以查寻单位。RM的计算范围可从充电最大值FCC到放电和自放电到最小值0. 除了充电和自放电外, bq2084还能在三个电池低压门坎EDV2,EDV1,EDV0,和三个可预设中段门坎VOC25,VOC50,VOC75对RM进行补偿。 这就向RM计算器提供以电压为基础的校正基准。设计容量(DC)DC是用户制定的饱和容量规格. 它由Pack Capacity DF 0x32-0x33计算, 并用单位mAh或10mWh表示. 它也是电池绝对容量的参考容量.满充容量(FCC)FCC是上次测得的电池满充放电容量,它以单位mAh或10mWh表示。bq208
19、4在FCC DF 0x36-0x37设定其初始值。在随后的放电过程中, bq2084就根据最新测得的最后放电容量来更新FCC. 最后放电容量是以标准放电后所产生的DCR的值为基础的.一旦更新, bq20844就把新的FCC值以单位mAh写进DATA FLASH 的FCC.。FCC给相对于满充状态的指示模式，充电状态，AtRate()计算提供参考。放电计算寄存器(DCR)放电时,DCR独立于RM纪录数据. DCR纪录放电数据,电池负载估算, 和自放电增益. 在放电开始时, bq2084会赋给DCR一个初值. ,并把这个初值设定为FCC-RM,但FCC-RM必需在Near Full 0x30中设定
20、值的范围内. 当SC=0时(在Gauge Configuration 中第5位), FCC-RM会以FCC/128减少, 当SC=1时, 其值不降低. 当放电过程中电池电压达到EDV2的门限时, DCR停止计算.容量学习（FCC UPDATE）及标准放电bq2084根据标准放电后所产生的DCR的值来更新FCC. FCC的最新值等于DCR的最终值加上容量几乎未满的状态的DCR值，及可设定的容量较低时的DCR值,等式如下:FCC(new)=DCR(final)+Measured Discharge to EDV2+(FCCBattery Low%)其中Battery Low%=(存储在 DF 0x
21、2f中的值)2.56只有从RM=FCC-Near Full到EDV2电压门限的放电,并且满足以下条件的放电才能算作标准放电：放电过程中, 无256mAh以上的自放电或电池负载预估发生. 放电过程中,温度不能低于Learning Low Temp DF 0xac所设定的最低温度门限.放电过程中,电池电压达到EDV2门限. 并且当bq2084测试EDV2时, 此电压大于和等于EDV2门限减去256mV当bq2084测试EDV2时放电过程中,无中段电压的修正.当达到EDV2或Battery Low%水平时, 电流保持在3c/32（约0.094C）以上当达到EDV2门限或RM( )降低到Battery
22、 Low%*FCC时, 无超载状况存在.在放电过程中无有效的充电活动发生, 有效的充电定义为10mAh的连续充电电量进入电池中.标准放电开始时, bq2084会将设定Pack Status（）下的VDQ=1.若任何不正常状况发生后, bq2084都将设定VDQ=0. 在任何一个更新周期内, FCC的值都不可能减少256mAh以上,也不可能增加512mAh以上. 在FCC数据更新的4秒内, bq2084会将更新的数据存储到数据闪存中.放电结束门限和容量修正bq2084可监测电池的三种低电压门限, EDV0, EDV1, 和EDV2. EDV的门限值可设置为基于电池组的总电压或者单组电池的电压。这
23、一设定在Pack Configuration DF 0x28中的EDVV位 来实现。如果bq2084根据单组电池设置EDV, 那么, bq2084会根据最低单组电池电压来决定EDV. 固定的EDV门限值必须在EMF/EDV0 DF 0x95-0x96, EDV C0 Factor/EDV1 DF 0x97-0x98, 和EDV R Factor/EDV2 DF 0x99-0x9a。 如果Gauge Configuration DF0x29中的CEDV位被设值, bq2084就会有自动EDVs补偿功能, 同时, bq2084将根据DF 0x95-0xa0中的设定值, 电池的电流放电比率及温度为基
24、础估算EDV0, EDV1, 和EDV2的门限值. 如果电流Current( )超过DF 0x5b-DF0x5c中设定的Overload Current门限, bq2084将不再检测EDV的值. 当Current( )低于超载电流Overload Current门限时, bq2084又会重新开始测试EDV的值.充电后或10mAh的充电导致VDQ清除后,EDV的门限检测都会重新启动.如表2 所示, bq2084使用EDV门限对RM进行以电压为基础的矫正. 表2基于低电压门限的电量状态当电流Current( ) C/32时, bq2084才会在EDV的基础上调整RM纪录. 如果电流Current(
25、 ) C/32, bq2084就不会调整RM纪录. bq2084在检测到每一个门限时都会调整RM。如果放电时监测到电压门限而相应的放电容量偏高, bq2084就会减少RM到表2所示的近似值. 如果相应放电容量先于电压门限到达, bq2084就会阻止RM继续减少, 直到在一个完整的记忆放电周期内（即VDQ=1）电压达到相应的门限值. 如果Battery Low% 设置为零, EDV1和EDV2不能进行修正.EDV门限及Near-Full的设置 如果EDV自动补偿无效，EDV0，EDV1，EDV2直接以mV为单位分别存放于DF 0x95-0x96，DF 0x97-0x98，DF 0x99-0x9a
26、。否则，它们就根据一个基准值，和温度，容量，以及存储于数据闪存中的比例调整参数进行计算得到。 对于EDV2门限上的的容量修正，Battery Low %需要设置为STATECHARGE%。STATECHARGE% 应在3%19%的范围内，典型值是5%7%，即代表5%7%的容量。 当电池从接近满充时Near Full的门限到EDV2的门限条件进行一个标准的放电，FCC的值就会更新. Near Full的门限在位于DF 0x30，0x31的Near Full中以mAH为单位进行设置。EDV放电速率和温度补偿设置 如果EDV补偿有效，bq2084就会根据电池容量，温度，放电负载得到一个计算EDV0，
27、EDV1，EDV2的等式，如下： EMF是大于最高的计算得到的EDV门限在无负载时的单电池电压。EMF可以在EMF/EDV1 DF 0x95-0x96中以mV为单位进行设置。 ILOAD就是负载电流的大小。n是串联的电池数 FBL是根据电池容量及温度在无负载时调整EDV电压的参数。C（分别对应0%，3%，battery low%）和C0是与EDV校正参数相关的容量。C0在EDV C0 Factor/EDV1 DF 0x97-0x98中设置。C1是在EDV0（RM=0）时所要求的剩余容量。C1存储在EDV C1 Factor DF 0xa0。 T是以K为单位的现场温度。R0*FTZ表示一个电池的
28、内阻，它于温度和容量有如下关系式 R0是存储在EDV R0 Factor/EDV2 DF 0x99-0x9a的一阶比例系数；T是现场温度；C是与EDV0，EDV1，EDV2对应的电池容量；R1根据电池容量调整全阻抗的变化；R1在EDV R1 Rate Factor DF 0x9d-0x9e中设置。T0根据电池温度调整全阻抗的变化。T0在EDV T0 Rate Factor DF 0x9b-0x9c中设置。TC在低温时（T23）调节全阻抗变化。TC在EDV TC DF 0x9f中设置。 对于3s2p的18650的电池组，基于整个pack电压的EDV补偿参数典型值如下所示： EMF=11550/3
29、T0=4475C0=235C1=0R0=5350/3R1=250TC=3表3 bq2084寄存器功能自放电bq2084估算电池的自动放电是为了在电池静止状态下也能维持准确的容量测量. 在休眠模式下, bq2084周期性（由休眠定时器DF 0xfe决定）的醒来时每1/4秒就会根据自放电状况调整RM( ).温度超过25时,每增加10度,放电估算率就会以25时的估算率的为初值,增大到原来的两倍.而温度低于25时,每降低10度,放电估算率就以25时的估算率为初值,降低到原来估算率的一半.表4显示了一定温度下自动放电估算率与25时估算率的关系.(Y% Per Day 设置在DF0x2d中).额定的自放电
30、率，Y% Per Day，是在Self-Discharge Rate DF 0x2d中设置的按以下关系式得到的一个8位的值：Self-Discharge Rate= Y% Per Day/0.01电池的电子负载补偿bq2084可一直向电池组中的恒定负载提供补充. 当充电或放电低于数字滤波界限时, bq2084会持续不断的提供补偿（BEL）. 但是自动放电的情况除外.补偿的频率依照存储在Electronics Load DF 0x2e中的值而定. 补充的范围是0uA-765uA, 增量约为3uA。该值有如下关系式：中段容量矫正如果在Gauge Configuration DF 029中VCOR被
31、设置, bq2084就能矫正中段容量. bq2084在三个不同的电压阶段调整RM使之与相关部分相适应, 这三个电压阶段是:VOC25, VOC50, VOC75. VOC的值是指开路时RM对应每个容量界限的百分比时的电池电压。启用中段矫正功能时, 温度必需在19与31之间, 包括19与31, 电流Current( )与平均电流AverageCurrent( )都必须在-64mA和0之间. bq2084的中段矫正状况如表5所示. 矫正之前, bq2084必需在随后的20s间隔两次检测有无矫正的必要. 一旦设置好VCOR位, bq2084就会在条件符合的情况下作中段矫正. 如果Gauge Config
