bq2000T是一个可编程的单片集成电路

特征
•镍镉、镍氢或锂离子电池组快速充电的安全管理
•高频开关控制器用于高效简单的充电器设计
•检测短路、损坏或过热电池的预充电鉴定
•镍化学用ΔT/ΔT快速电荷终止，锂离子用最小电流化学、最高温度和最大充电时间
•可选择的充值模式，以实现最大容量的镍氢电池
•可编程滴流充电模式恢复深度放电的电池充电后维护
•内置电池拆卸和插入检测
•低功耗睡眠模式
应用
•多化学充电器
•镍充电器
•大功率多电池充电器
一般说明
bq2000T是一个可编程的单片集成电路，用于在单化学或多化学应用中对镍镉（NiCd）、镍氢（NiMH）或锂离子（Li-ion）电池进行快速充电管理。bq2000T选择合适的电池化学成分（镍或锂）并进行最佳充电和终止算法。此过程消除了不希望的、欠充电或过充电的情况，并允许准确和安全地终止快速充电。
根据化学性质，bq2000T提供了许多电荷终止标准：
•温升速率（ΔT/ΔT）（对于镍镉和镍氢）
•最小充电电流（锂离子）
•最高温度
•最长充电时间
为了安全起见，bq2000T禁止快速充电，直到电池电压和温度在用户定义的范围内。如果电池电压低于低电压阈值，bq2000T使用滴流充电来调节电池。对于镍氢电池，bq2000T提供了可选的充值充电，以最大限度地提高电池容量。
集成的高速比较器使bq2000T成为镍基和锂基化学的完整、高效电池充电器电路的基础。
功能描述
bq2000T是一种多用途、多化学电池充电控制装置。功能框图见图1，状态图见图2。


启动和充电资格
bq2000T在检测到
•向VCC供电
•更换电池
•退出睡眠模式
•容量损耗（仅限锂离子）
启动后，IC立即进入充电确认模式。bq2000T充电鉴定是基于电池电压和温度。如果BAT引脚上的电压低于内部阈值VLBAT，则bq2000T进入电池调节状态。这种情况表明蓄电池组可能有缺陷或短路。为了恢复完全耗尽的电池组，bq2000T使MOD pin能够以每1.0s一次的速率滴流充电。如“顶出和脉冲滴流维护充电”一节所述，滴流脉冲宽度可由用户选择，并由RC pin和VSS之间连接的电阻值设置。
在充电确认期间，LED管脚以1-Hz的频率闪烁，指示充电器的挂起状态。
一旦蓄电池调节（滴流充电）将蓄电池引脚上的电压升高到VLBAT以上，如果蓄电池温度在VLTF至VHTF范围内，IC将进入快速充电。bq2000T无限期地保持在电池调节状态，直到电池引脚上的电压高于VLBAT，并且温度在VLTF和VHTF范围内，才会进行快速充电。电池调节期间不执行计时器。
电池化学
bq2000T在快速充电的初始阶段通过监测电池电压分布来检测电池的化学成分。如果电池引脚上的电压上升到内部VMCV参考电压，则IC假设为锂离子电池。否则，bq2000T假定为NiCd/NiMH化学。当处于快速充电状态时，LED引脚被拉低（LED亮起）。
如图3所示，蓄电池组正极端子和车速传感器之间的电阻分压器可测量蓄电池电压。然后，低通滤波器将该电压平滑，以向BAT引脚提供干净的信号。在混合化学设计中，只要镍基电池组的最大充电电压低于锂离子电池组的最大充电电压，就使用普通分压器。否则，需要不同的缩放比例。

一旦确定了化学成分，bq2000T使用适当的充电算法完成快速充电（表1）。用户可以通过使用外部电阻和连接到RC管脚的电容器对设备进行编程来定制算法，如后文所述。
镍镉和镍氢电池
在充电合格（包括涓流充电，如果需要的话），bq2000T快速充电镍镉或镍氢电池使用电流限制算法。在快速充电期间，它监测充电时间、温度和电压是否符合终止标准。在后面的章节中将进一步解释此监视。快速充电后，如果选择了“top off”（停止充电），则会将电池加满。充电循环结束时，滴流维持充电，只要电池引脚上的电压保持在VMCV以下，该充电就继续。
锂离子电池
bq2000T采用了锂离子电池的两相快速充电算法（图4）。在第一阶段，bq2000T调节恒定电流，直到VBAT上升到VMCV。一旦VBAT=VMCV，装置将电池识别为锂离子，并将终端方法从ΔT/ΔT更改为最小电流。然后，bq2000T进入第二阶段，以VMCV的恒定电压调节电池，并在充电电流低于IMIN阈值或计时器过期（以先发生的为准）时终止。如果电池电压低于VRCH阈值，则启动新的充电循环。

在电流调节阶段，bq2000T监测充电时间、电池温度和电池电压是否符合终止标准。在最后的恒压阶段，除了充电时间和温度外，它还监测充电电流作为终止标准。锂离子电池没有充电后维护模式。
表1总结了镍和锂离子电池的充电过程。

快速充电终止
初始延迟期
bq2000T采用了用户可编程的延迟时间，以避免在快速充电开始时使用全新的镍电池过早地终止快速充电。连接到RC引脚的外部电阻和电容的值设置初始保持周期。在此期间，bq2000T通过禁用温升速率（ΔT/ΔT）功能，避免了由于电池温度的初始升高而提前终止。此周期固定在最大充电时间（MTO）除以32的编程值。

最大充电时间（镍镉、镍氢和锂离子）
bq2000T设置通过RC引脚的最大充电时间。通过正确选择外部电阻和电容值，可以获得各种超时值。如果计时器在恒流充电期间到期，bq2000T假设镍化学性质，并进行加满充电（如果启用加满）或滴流维护充电。图5显示了一个典型的连接。

下式显示了bq2000T的RMTO和CMTO值与最大充电时间（MTO）之间的关系：

MTO以分钟为单位，RMTO以欧姆为单位，CMTO以法拉为单位。（注：RMTO和CMTO值也决定了设备的其他特性。详见表4、表5。）
如果在快速充电期间，VTS>VLTF，则计时器暂停，IC进入蓄电池调节充电，直到VTS 对于锂离子电池，当电池达到快速充电的恒压阶段时，bq2000T在恒流快速充电计时器剩余的时间上增加了额外的MTO时间。因此，在恒压快速充电中，电池组的充电时间可以超过1 MTO，但在恒流快速充电中，电池组的充电时间始终限制在1 MTO。此功能提供锂离子电池所需的额外充电时间。
对于镍电池，如果启用了充值，则在开始充值充电之前，快速充电完成时计时器将重置。
最高温度（镍镉、镍氢、锂离子）
负系数热敏电阻（参考VSS并与电池热接触）可用作温度传感装置。图6显示了一个典型的温度感应电路。

在快速充电期间，bq2000T将电池温度与内部高温截止阈值VTCO和低温阈值VLTF进行比较。仅在快速充电期间，VHTF故障比较器被禁用。当TS引脚电压低于VTCO时，bq2000T终止快速充电，进入暂停充电状态，并关闭LED。当VTS高于VHTF时，bq2000T在涓流维护充电状态下恢复充电，如图2所示。在快速充电（恒流或恒压快速充电）中，当TS引脚上的电压高于VLTF时，充电器进入蓄电池调节状态，如前一节所述。当VTS小于VLTF时，恢复快速充电。
温升率（镍镉，镍氢）
bq2000T采用温升率（ΔT/ΔT）方案终止镍镉和镍氢电池的快速充电。在快速充电过程中，它每8秒采样一次TS引脚电压，并将其与之前两个采样值进行比较。如果电压以VCC/161（V/min）的速率下降，则此功能终止快速充电。图6显示了一个典型的连接图。在准备对TS引脚电压进行采样时，bq2000T会短暂关闭大多数电路（MOD和RC引脚都会变低），以便获得尽可能干净、无噪音的测量结果。当对TS管脚电压的监测是连续的时，利用内部ADC对TS管脚电压的采样仅发生在快速充电的恒流调节阶段。如果电池电压达到VMCV，则假定电池组为锂离子，并且TS引脚电压采样被禁用，因为ΔT/ΔT不是锂电池的终止标准。
最小电流（仅限锂离子）
bq2000T监测锂离子电池调压阶段的充电电流。当电流逐渐减小到最大充电电流的7%时，快速充电终止。注意，对于bq2000，这个阈值是不同的。
一旦恒流快速充电结束，bq2000T要么测量CMTO电容器的值（对于镍电池），然后进行加满或滴流维持充电，要么简单地完成快速充电的恒压阶段（对于锂离子电池）。
加满脉冲滴流维护费
镍镉电池或镍氢电池可选择充值充电。如果电池在达到满容量之前有终止充电的倾向，则最好加满。要启用此选项，连接在RC引脚和VCC（图5）之间的CMTO的电容值应大于0.13μF，连接到该引脚的电阻器的值应小于250 kΩ。要禁用top of F，电容值应小于0.07μF。在选择元件时需要考虑电容器的公差。
一旦启动top off，计时器将重置，top off将继续，直到计时器过期、达到VMCV或出现温度故障。在充电过程中，电流以每秒发生的脉冲形式传输到蓄电池。固定的脉冲宽度允许每秒向电池输送1/16的快速充电电流。在加满和滴流维护费用期间，LED始终处于关闭状态。
在加注过程中，可能会发生三种不同的温度故障。如果VTS>VLTF，则停止加满，暂停计时器，并开始涓流充电。当VTS降到VLTF以下时，将恢复顶部关闭。如果VTSVHTF时，如果计时器上还有时间，则继续加满。如果没有剩余时间，则输入涓流维护费用。如果VTSVHTF后，只能恢复滴流维护费用。
紧接着，bq2000T涓流充电电池，使模块引脚充电速度为每1.0秒一次。涓流脉冲宽度可由用户选择，并由连接在RC引脚和VSS之间的电阻器RMTO的值设置。图7显示了涓流脉冲宽度与RMTO值之间的关系。150 kΩ以下脉冲宽度的典型公差为±10%。

注意，当RMTO值约为150 kΩ时，涓流充电脉冲宽度几乎与62.5 ms（1A快速充电电流为1/16秒）的顶出脉冲宽度相同。当RMTO值接近150kΩ时，很难判断IC处于哪个状态（上下电荷或滴流电荷）。判断bq2000T是否处于加满或滴流充电状态的最佳方法是，当温度介于LTF和HTF之间时，查看RC管脚。在顶部，RC管脚正在计数，上面有一个锯齿波。在涓流充电中，没有定时器，RC管脚处于DC值。
RC pin包含确定bq2000T处于何种状态的有价值的信息，因为它总是以三种模式之一工作。如果RC pin低（在VSS电位附近），则IC处于休眠模式。（如果在快速充电过程中，RC引脚在短时间内处于低位，则bq2000T对TS引脚进行ΔT/ΔT采样）。如果RC管脚处于某个DC值（通常在1v到2v之间），则IC已暂停计时器或计时器处于非活动状态。如果RC管脚是锯齿波（类似于图15），则定时器正在运行，RC管脚被视为“激活”。最后，RC管脚可能被C过大或R过小加载。这有时会使通常的锯齿波看起来像示波器上的三角波（上升时间延长），或者RC信号可能有被剪断的外观（平顶或底部）。在这种情况下定时器不可靠，bq2000T不应以这种方式操作。表2总结了RC引脚的不同状态。


如果BAT引脚上的电压达到VMCV，则上下维护充电和涓流维护充电都将终止，并且电池组将不再接收任何充电（直到充电初始化发生）。在涓流维护充电期间，如果VTSVHTF时恢复。bq2000T的设计是永远保持滴流维护费用（不包括刚才提到的两个故障），以保持镍包满。
充电电流控制
bq2000T实现了一个滞后控制回路，该回路将输送到电池组的电流调节为用户可编程的值，该值由RSNS电阻器的值设置。第二，外部控制回路降低传送到电池组的平均电流，以便将电池引脚的电压钳制到最大VMCV。bq2000T控制MOD管脚来调节电池组的电流和电压。bq2000T通过感测与电池组串联的感测电阻器RSN上的电压降来监测SNS输入端的充电电流。典型电流感应电路见图8。

RSNS的大小可提供所需的快速充电电流（IMAX）。

如果SNS引脚的电压大于VSNSLO或小于VSNSHI，则bq2000T将MOD输出切换为高，以将充电电流传递给蓄电池。当SNS电压小于VSNSLO或大于VSNSHI时，bq2000T将MOD输出调低，以切断对电池的充电电流。在CMOD引脚和SNS引脚之间需要一个迟滞电容器（CHYS），以向电流检测信号添加正常的迟滞量。典型的滞后值在5 mV到25 mV之间。通过检查由CHYS和Cf构成的电容分压器，可以计算出磁滞量。

作为一种滞回控制器，bq2000T的开关频率由几个外部电路元件的值决定。影响开关频率的元件有：输入电压、RSNS值、电感值、滞环电容值（CHYS）和电流检测信号上的滤波器值（Rf和Cf值）。Rf和Cf对开关频率的影响最大，也是最容易改变频率以调整频率的组件，因为它们不会影响电路中的任何其他东西（当然，还有馈送到bq2000T的电流感应信号的清洁度和质量）。一般来说，增加输入电压和/或电感值或降低CHYS和/或Rf×Cf滤波器的角频率会增加开关频率。图9和图10显示了基于调节Rf和Cf的开关频率变化的经验数据。该数据是在输入电压为12v、电感值为220μH、RSNS值为50mΩ和CHYS值为4.7pf的情况下获取的。bq2000T的典型开关频率在100到200 kHz之间，尽管可以实现超过300 kHz的开关频率。

蓄电池电压输入
如图3所示，蓄电池组正极端子和车速传感器之间的电阻分压器测量蓄电池针脚处的蓄电池电压。
对于锂离子电池组，电阻值RB1和RB2通过以下公式计算：

其中N是串联电池的数量，VCELL是制造商指定的充电电压。RB1+RB2应至少为200 kΩ，且不大于1 MΩ。
由N系列电池组成的镍镉或镍氢电池组可通过选择比RB2值大N–1倍的RB1值而受益。这将每个单元的调节电压（VCELL）设置为VMCV。必须将VCELL设置得足够高，以使镍包不达到电压调节，从而允许适当的端接，即ΔT/ΔT。镍包的典型VCELL设置在1.7 V和2 V之间。
在混合化学设计中，只要镍基电池组的最大充电电压低于锂离子电池组的最大充电电压，就使用普通分压器。否则，需要不同的缩放比例。示例见图11。

温度监测
bq2000T通过TS引脚的电压测量温度。该电压通常由负温度系数热敏电阻产生。bq2000T将该电压与其内部阈值电压进行比较，以确定充电是否安全。这些阈值如下：
•高温截止电压：VTCO=0.225×VCC。此电压对应于允许充电的最高温度（TCO）。如果TS引脚上的电压低于VTCO，bq2000T将终止充电。
•高温故障电压：VHTF=0.25×VCC。该电压对应于除快速充电外的所有状态下的最大允许包装温度（HTF）。在快速充电期间，HTF故障被禁用，以允许组件温度正常升高。
•低温故障电压：VLTF=0.5×VCC。该电压对应于允许快速充电或加满的最低温度（LTF）。如果TS引脚上的电压高于VLTF，bq2000T将暂停快速充电或加满，并开始涓流充电。当电压降回VLTF以下时，快速充电或从暂停点恢复。如果VTS>VLTF，则充电器始终处于滴流充电状态。
表3总结了这些不同的情况。

充电状态显示
充电状态由开漏输出LED指示。表6总结了bq2000T的显示输出。温度故障或计时器过期会立即改变充电状态（如图2所示），从而立即相应地改变LED状态。

睡眠模式
bq2000T具有低功耗的睡眠模式。当BAT引脚的电压高于低功率模式阈值（VSLP）时，此模式启用。在睡眠模式下，bq2000T关闭所有不必要的内部电路，驱动LED输出到高阻抗状态，并驱动模块引脚低。恢复低于VMCV阈值的BAT启动IC并开始快速充电循环。正常情况下，bq2000T只有在输出端没有电池连接，充电器空转时才进入休眠模式，无需充电。此外，车辆识别号需要足够高，以便当输出上存在车辆识别号时，VBAT将大于VSLP。在休眠模式下，输出电压衰减到VMCV，此时bq2000T打开并脉冲MOD pin几次。在没有连接电池的情况下，输出上升到接近VIN，此时bq2000T重新进入休眠模式。在睡眠模式下，RC引脚处于VSS电位。典型的睡眠模式波形如图18所示。
典型特征

包装材料信息

笔记：
1、 所有线性尺寸均以毫米为单位。括号中的任何尺寸仅供参考。尺寸和公差符合ASME Y14.5M。
2、 本图如有更改，恕不另行通知。
3、 此尺寸不包括模具飞边、突出物或浇口毛刺。模具飞边、突出物或浇口毛刺不得每侧超过0.15 mm。
4、 此维度不包括交错读闪存。每侧交错闪光不得超过0.25 mm。
5、 参考JEDEC注册号MO-153，变体AA。

6、 出版物IPC-7351可能有替代设计。
7、 信号焊盘之间和周围的焊接掩模公差可根据电路板制造位置而变化。

8、 带有梯形壁和圆角的激光切割孔可以提供更好的膏体释放。IPC-7525可能有其他设计建议。
9、 板组装现场可能有不同的模板设计建议。