簡介

通過電池供電的電動工具、真空吸塵器、電動自行車和野營戶外電源等應用讓人們的現代生活變得更加便利。而隨著無線充電越來越廣泛的應用，鋰電池的安全性也成為人們的關注點。設計人員們不斷探索電池監測與保護的最佳解決方案。

電池組由多節鋰電池串聯而成。鋰離子電池有三種不同類型的失效事件：內部短路、高溫和過壓（OV）。任何一個失效事件都可能導致電池溫度達到特定的閾值，并觸發一系列內部化學反應。這些反應會產生熱量和氣體，最終導致火災或爆炸。

MP2797 是一款功能強大的電池管理器件，它提供可管理 7 至 16 節串聯電池的電池管理系統 (BMS)，能夠預防電池失效事件的發生并保證電池安全。MP2797 提供全面的模擬前端 (AFE) 監測與保護、I2C 或 SPI 通信，并支持 8 位循環冗余校驗 (CRC)。

電池電壓和電流監測

高精度的電池電壓與電流監測對實時獲取電池組狀態并保證電池的安全使用至關重要。MP2797 集成了兩個獨立的模數轉換器 (ADC)：一個 15 位 ADC 和一個 16 位 ADC。

15 位 ADC 通過測量每個通道（最多 16 個通道）的差分電池電壓來監測電池電壓。室溫下的ADC 電壓測量誤差為 ±5mV。

圖 1 顯示了電池電壓測量和電流測量的誤差曲線。

與此同時，16 位 ADC 則通過外部電流采樣電阻器測量充/放電電流，以此來監測電流。室溫下的ADC 測量誤差不超過 0.5%。

電池溫度監測

電池內阻和電池布局等因素會導致充放電過程中電池溫度與環境溫度之間產生差異。由于電池在不同溫度下的壽命不同，因此了解多串電池組內電池的溫度非常有用。

除了測量芯片的溫度外，MP2797 還可以多路復用 15 位 ADC ，以提供4個通道對外部 NTC 熱敏電阻的溫度進行采樣。

電池平衡管理

長時間的電池組充/放電會導致單電池的電壓不平衡，化學阻抗也會產生偏差。如果電池組繼續使用不平衡的電池，整個電池組的使用壽命都可能會縮短。如果單電池之間的電壓差異很大，則需要實施電池平衡以盡量減少這種不一致性。

MP2797 集成了一個電池平衡 MOSFET，可以支持電流高達 50mA 的內部平衡。驅動外部平衡 MOSFET 則可以實現更大的平衡電流。

 圖 3 顯示了一個外部平衡參考電路。

電池保護

MP2797 為電池組提供全面可靠的保護，其所有保護閾值均可配置。這些強大的保護功能包括：

·充放電過流保護（OCP）

·充放電短路保護（SCP）

·單電池欠壓保護（UVP）和過壓保護（OVP）

·電池組UVP 和 OVP

·單電池低溫/高溫保護

·芯片高溫保護

MP2797 還集成了一個高端 (HS) 驅動器，可以驅動多個并聯的 N 溝道 MOSFET。與低端（LS）驅動相比，HS驅動可以在與微控制器單元（MCU）保持通信的同時觸發保護，從而確保系統持續獲取電池組的實時狀態。

此外，MP2797 還可以在無需預偏置電路的情況下軟啟動放電 MOSFET。 圖4所示為MP2797的典型應用電路。

附加功能和特性

MP2797 還提供一系列的專用功能，包括低電流待機模式、負載/充電器插入檢測、高壓和低壓 GPIO、開路檢測和連續電池故障標記。該器件還提供用于保護閾值的可鎖定多次可編程 (MTP) 存儲器，同時支持隨機電池連接。 它采用 TQFP-48 (7mmx7mm) 封裝（見圖 5）。

設計方案

MP2797 與 MPF42790 兼容。 MPF42790 是一款 2 至 16 節堆疊式電池組電量計（見圖 6）。MPF42790 提供了靈活的設計方案，它可以利用系統 MCU 提供電池組讀數，因此可與任意類型的 AFE 配合使用。

結語

MP2797能夠提供高精度電池電壓與電流監測、溫度監測和電池平衡功能，同時具備全面的保護功能。鋰電池安全對電池供電應用的重要性不斷提高，MPS將持續提供豐富的電池管理系統監測與保護解決方案，助力確保電池安全，并延長電池壽命。