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HDQ16 

串口通信输入/输出,开入的双向通讯口

ESCL 

存贮器时钟 

bq2060与外附非易失存贮器之间通讯时钟

ESDA 

存贮器数据和地址,在bq2060和非易失存贮器中双向传输数据和地址

RBI 

寄存器备份输入 

在低压运行期间为bq2060寄存器提供备用电源,RBI接受储能电容或者单只电池的输入

REG 

调整器输出 

输出控制一只N沟道MOS管以调整bq2060从电池组电势中获得Vcc大小

Vout 

电源输出 

为外附EEPROM提供电源

Vcc 

电源输入

Vss 

地

DISP显示控制输入 

控制LED驱动器以LED1—LED5显示

LED1—LED5 

LED显示输出 

每段可以驱动一只外附LED发光管

DFC放电MOS管控制输出输出控制锂电池保护回路中放电功率MOS管

CFC充电MOS管控制输出输出控制锂电池保护回路中充电MOS管

CVON电池电压驱动器控制输出在测量电池电压期间,CVON输出控制外附MOS管使VCELL1-4与外电压分配器连接

THON电热调节器控制输出 

在温度测量期间,输出控制外接MOS管,接入电热调节器斜率调整

TS电热调节器电压输入 

输入连接电热调节器以监视温度

SRC电流采样电压输入输入监视即时电流

SR1-SR2采样电阻输入输入连接一个很小采样电阻以监视电池充放电流流向

VCELL1-VCELL4单只电池电压输入输入监视串联电池的电压

SMBD 

SMBus数据线开放的双向数据地址线

SMBC 

SMBUS时钟 

开放的双向时钟

功能性描述：

一般操作：

bq2060通过监测电池充放电数量而判定电池容量.bq2060测量电池电压、温度和电流,估计电池自放电以及监视电池低电压门槛.bq2060通过监视接在电池的负极和封装电池组的负极之间微小值采样电阻上压降测量有效的充放电.通过监视这个电压,并对该环境和运算状况的测量进行校准,可用的充电被判定.

图1给出了bq2060典型应用,电路由LED显示、电压和温度测量网络、EEPROM、一个串口和采样电阻构成.EEPROM存贮电池基本的配置信息和测量校准值.EEPROM必须被“规划”以确保bq2060正常运行.表10给出了EEPROM存贮图表和规划功能的重点描述.

bq2060接受NTC（Semitec103AT）对温度测量.bq2060使用电热调节器测量和监视封装电池温度,判定电池满充电状况,对其自放电和充放电效率进行补偿.

测量：

bq2060使用V/F变换器测量充电,使用ADC变换器测量电池电压、电流、温度.

电压、电流和温度测量每2-2.5S一次,取决于bq2060工作模式.最大时间间隔发生在补偿EDV,mWh模式和最大允许的放电比率.任意AtRate计算要求或者预算（每20秒）可以增加0.5秒时间间隔.

充电和放电计数：

VFC变换器通过鉴视如图1所示接入SR1脚和SR2脚间的采样电阻电势测量充放电.VFC测量双极性信号可上升到250mv.当VSR=VSR2-VSR1是正时,bq2060判定电池充电,反之,是放电.bq2060使用内部计数器对该信号进行时间积分.计数器基本比率是6.25μVh.

纠偏（偏差修正）：

bq2060提供一个自动的校准功能,消除了SR1脚和SR2脚电压偏差,最大化充电测量准确度,校准程序通过给ManufacturerAccess（）一个命令而启动.

bq2060在6.25μV下能够自动校准,取消偏差决议是小于1μV.

数字滤波器：

在数字滤波器门槛下,bq2060不对充放电做测算.数字滤波器门槛在EEPROM中已设定,它应该被设定充分高以阻止在没有充放电电流过采样电阻而产生错误信号发生误判.

电压：

当为充放电电流而监视SR1和SR2时,bq2060监视电池组电压.并且通过VCELL1—VCELL4脚监视单只电池电压.bq2060测量电池组电压并把结果存在Voltage（）中.单只电池电压被存在ManufacturerFunction区域.

VCELL1—VCELL4通过连接精密电阻而被拉低,如图1,每个管脚与Vss之间最大输入值是1.25V,电压分配器（精密电阻）必须接入,以保证在任何情况下,VCELL1—VCELL4脚与Vss之间电压值不会超过1.25V的限制,同时,VCELL1—VCELL2脚电阻必须是VCELL3—VCELL4脚电阻一半.为减少对电池消耗,只有在测量期间CVON输出使分配器与电池相连.当测量电池时,CVON输出高阻态250ms（12.5%当期循环,即一个循环周期是2ms）,否则,输出低电平.见表1.

表1 

VCELL1—VCELL4分配器和输入范围 

表2 

SRC输入范围

电压输入电压分配比率满比例输入（V）采样电阻（Ω）满比例输入（A）

VCELL41620.00.02±

12.5

VCELL31620.00.03±

8.3

VCELL2810.00.05±

5.0

VCELL1810.00.10±

2.5

电阻电流：

bq2060的SRC输入测量电池的充放电流.SRC的ADC变换器把采样电阻测得的电流信号存贮在Current（）中.对SBC满比例输入范围被限制到±

250mV,见表2.

温度：

bq2060的TS输入与NTC相连以测量电池的温度,如图1所示..bq2060报告测量温度在Temperature（）中.当bq2060取TS输入时,THON脚可以连接电源和温度调节器,当测量温度时,THON输出高阻态60ms,否则输出低电平.

操作指南：

一般性

图2描述了bq2060操作流程,表3对这些寄存器进行了描述.

bq2060可以对电池的充放电电流、自放电估算进行精确测量.bq2060对充电电流测量进行温度补偿;

同时bq2060也对电池自放电估算依据温度进行调整.

主要计数寄存器RM描述给定时间电池可用容量.bq2060在充电、放电及漏电流补偿中调整RM计数值.RM中的数值可以通过通讯口读取,也可通过LED表示.

满充电容量寄存器FCC代表上次完整放电测量值.这个值被用来做相对状态电量模式下满充电参考.当电池完整放电达到一个低容量值时,bq2060刷新FCC,FCC通过串口通讯存取.

放电计数寄存器DCR是非存取寄存器,它只跟踪电池放电.当电池完整放电达到一个低容量值时,bq2060用DCR寄存器刷新FCC寄存器.以这种方式,bq2060在系统使用状况下“学习”电池真实的放电容量主要寄存器使用指南

剩余容量寄存器RM

RM寄存器表示电池剩余容量.bq2060选择以mAh或者10mWh方式计算RM.初始化,bq2060设置RM=0.在充电过程中,RM计数增加直到FCC最大值,在放电和自放电过程中,RM计数减少直到RM=0.除此之外,充电和自放电带有温度补偿,bq2060以三个低电压门槛（EDV2、EDV1和EDV0）和三个中值门槛（VOC25、VOC50和VOC75）修正RM寄数器.这些为RM寄存器修正提供一个电压基准.

设计容量寄存器DC

DC是用户定义的电池满容量值,它可以从EE0x3a—0x3b中算得,它是以mAh或10mwh表示的.它同时也为绝对显示模式告知电池满容量参考.

满充电容量寄存器

FCC是最后测得放电容量,是以mAh还是以10mWh表示依赖于模式选择.初始化,bq2060设置FCC值,将其存贮在EE0x38—0x39中,在后来自放电中,bq2060以最后测得的放电容量刷新FCC值.最后放电测量值基于完全放电后DCR寄存器的值.一旦刷新,bq2060以mAh写新FCC值到EEPROMLastMeasuredDischarge中,FCC代表的是相对充放电参考.

放电计数寄存器DCR

在放电过程中,DCR不受RM的约束,持续计数,即使RM=0.比RM=0优先,放电、轻载放电估计和自放电均增加DCR.在RM=0后,放电只增加DCR.当RM在NearFull（EE0x55）中是设定值2倍以内时,bq2060初始DCR为FCC-RM值.如果SC=0（控制模式寄存器第2位）,DCR值为（FCC-RM）-FCC/128,如果SC=1,当电池电压在放电中达到EDV2时,DCR停止计数.

容量学习（FCC刷新）和完全放电

如果一个完全放电发生时,bq2060基于DCR值刷新FCC,FCC新值等于DCR值加上设定接近满和低电池容量值,参照下面公式:

continuation!

FCC（new）=DCR（final）=DCR（initial）+measureddischargetoEDV2+（FCC×

BatteryLow%） 

（1）

其中:

BatteryLow%=（valuestoredinEE0x54）÷

2.56

如果电池放电从RM≥FCC-NearFull×

2到EDV2电压门槛达到下述情况时,一个完全放电才被承认.

● 

在放电期间没有有效充电.有效充电是指向电池充电至少10mAh.

l在放电期间没有超过256mAh的自放电和/或轻载（漏电流）放电.

l在放电期间,电池电压达到EDV2门槛,当bq2060判定EDV2时,电池电压比（EDV2-256mAh）少.

l在放电期间,没有中值电压修正发生.

FCC在任何单一循环后被刷新,其值减少不能多于256mAh,增加不能超512mAh.bq2060在刷新FCC4S内将其新值存在EEPROM中.

放电结束门槛和容量校正

bq2060监视电池三个低电压门槛EDV0、EDV1、EDV2.EDV门槛被设定在EDVF/EDV0EE0x72—0x73;

EDV1/EMFEE0x74—0x75;

EDVC1/C0Factor/EDV2 

EE0x78—0x79.在PackConfiguration中CEDV位被置位,自动的EDV补偿功能有效,bq2060基于EE0x72—0x7d,0x06中的值计算EDV0、EDV1、EDV2门槛值,bq2060能计算放电流比率、容量、循环次数和温度.如果Currert（）中值超过过载电流OverloadCurrent设定值（存贮在EE0x46—0x47）时,EDV判据失效.当Currert（）中值低于过载电流门槛时,bq2060恢复EDV门槛判据功能.在充电10mAh后,任何的EDV门槛值将被重新设置.

bq2060使用这些电压门槛以便应用基准电压根据表4校准RM寄存器.

表4 

基于低电池电压的充电状态

门槛充电状态RM值

EDV00%

EDV13%

EDV2BatteryLow%

bq2060依据每个电压门槛调整RM寄存器.如果在放电过程中,电压门槛先于相应的容量到来时,bq2060减少RM至表示所对应的值.如果在放电过程中,在电压门槛到达之前,RM达到了低容量水平,bq2060不调整RM直到相对应的电压门槛到来为止.

自放电

bq2060估计自放电,以保持在静止时期对电池容量精确计算.自放电估算的运算法则是将在25℃所预期的自放电比率设定并存贮在EEPOM中,使得RM固定减少,其值等于RemainingCapacity（）/256.bq2060在变化的时间间隔内做固定的减少,其目的是调整它达到期望的自放电比率.这种方法保证每个自放电调整以一个恒定的0.39%间隔尺度,这样的调整每天被多次执行,避免每天一次大的减少.

温度比25℃每高出10℃自放电比率就比25℃时自放电比率高一倍,每低10℃,自放电比率就减半.自放电估算的相互关系见下表,Y表示25℃每天自放电设定比率值.

温度（℃）自放电比率

Temp<

101/4Y%perday

10≤Temp<

201/2Y%per

20≤Temp<

30Y%per

30≤Temp<

402Y%per

40≤Temp<

504Y%per

50≤Temp<

608Y%per

60≤Temp<

7016Y%per

70≤Temp32Y%per

RM被减少的时间间隔由下面等式给出,其中,n是2的幂函数（n=1/4、1/2、1、2…..）

跟踪自放电刷新时间的定时器能被有效充电中断.在充电时bq2060的RemainingCapacity（）=FullChangeCapacity（）,定时器被重新设置成0.

例如:

如果T=35℃（n=2）,设定Y=2.5%,则

自放电刷新时间 

秒 

（3）

这意味着在35℃环境下,对RM0.39%的减少每天要进行12.8次,才能达到所要求的每天5%的衰减.

图3描述如何根据温度调整由自放电损耗而调整剩余容量RemainingCapacity（）的.

轻微放电或延缓电流补偿

对于小放电流的补偿,可用两种方法配置bq2060.bq2060产生一个低于数字滤波器的

信号,当bq2060判定没有活泼的放电且SMB和SMBD线均是高电平时,bq2060以存贮在LightDischrgeCurrentEE0x2b中值决定的比率值减少RM和DCR.LightDischargeCurrent范围在44μA~11.2mA间.

还有一种选择,当SMBC和SMBD均是高电平时,bq2060能被配置使放电数字滤波器无效.这种方法,数字滤波器将不隐蔽漏电流信号,通过在控制码中设置NDF位,bq2060

能以这种地模式被配置.

范围之中容量校正

门槛对应充电状态

VOC2525%

VOC5050%

VOC7575%

当PackConfiguration中VCOR位被设置时,bq2060使用范围之中容量校正.对不同电压水平VOC25,VOC50,VOC75,bq2060调整RM与之相适应.VOC值表示与RM相对应的每个门槛充电状态下开路电池电压范围之中容量校正,温度必须在19℃~31℃间且Current（）和AverageCurrent（）必须在-64mA~0之间.bq2060范围之中容量校正见表5.

电压:

当Voltage（）下降低于EDV0门槛时,bq2060要求一个预充电比率.一旦有了这个要求,这个预充电比率一直保持直到Voltage（）上升高于EDVF门槛.bq2060同时立刻报告这个预充电比率值直到Voltage（）高于EDVF门槛.这个门槛值设定在EE0x72—0x73.

温度:

当Temperature（）在0℃~5℃之间时,bq2060要求预充电,温度升高超过5℃,bq2060才可以快速充电比率对电池充电.

充电延迟

如果bq2060测定充电故障,它可以暂时延缓充电.充电故障包括下列情况:

过流 

当bq2060检测到充电电流比ChargingCurrent0（）高出过电流极限OvercurrentMargin还多时,就确认过流产生.OvercurrentMargin被设定在EE0x49中,一旦检测到过流bq2060设置ChargingCurrent（）为0,同时设置电池状态寄存器BatteryStatus（）中充电终止报警位TERMINATE_CHARG_ALARM.当检测充电电流下降低于ChargingCurrent加上OvercurrentMargin时,过流和终止充电报警才被清除.

过压 

当bq2060检测到电池电压比ChargingVoltage（）+OvervoltageMargin高时,或者单只锂电池电压超出CellUnder-/Overvoltage设定限制值时,bq2060认为产生过压.OvervoltageMargin设定值存贮在EE0x48中,CellUnder/OverVoltage存贮在EE0x4a中（最小的重要单元组）.在过压情况下,bq2060设置ChargingCurrent（）为0,并把BatteryStatus（）中终止充电报警TERMINATE_CHARGE_ALARM位置位.当bq2060检测不再给电池充电,清除终止充电报警位（在电池状态BatteryStatus（）中Discharging被置位）.bq2060持续报告充电电流加为0直到过压现象消除.当bq2060检测到电池电压低于ChargingVoltage+OvervoltageMargin或者CVOV位被重新设置（复位）时,过压状况消失.

过热 

当bq2060检测Temperature（）大于等于设定在EE0x45（最重要单元）中最大温度值MaxT时,认为过热情况发生.bq2060设置充电电流ChargingCurrent（）为0并将电池状态寄存器BatteryStatus（）中过热报警位Over_TEMP_ALARM和终止充电报警TERMINATE_CHARGE_ALARM和封装状态寄存器PackStatus中COV位置位.

当温度Temperature（）小于等于（MaxT-5℃）时,过热情况被清除.

过充电 

如果在RM=FCC后,电池充电量比最大过充电值MaxmumOvercharge大,bq2060就判定过充电存在.最大过充电值被设定在EE0x2e-0x2f中.当电池处于过充电状态时,bq2060将充电电流ChargingCurrent（）设置为0,并设置过充报警位OVER_CHARGED_ALARM、终止充电报警TERMINATE_CHATGE_ALARM、满充电位FULLY_CHARGED.当不再给电池充电时,过充报警位和终止充电报警位被清零,满充电位保持,bq2060持续发0充电电流报文直到相对状态电量RelativeState0fCharge（）中值少于设置在EE0x4c中满充电清除值FullyChargedClear%.放电2mAh后,用于跟踪过充电的计数器被复位.

低温度 

如时温度小于0℃（Temperature（）<

0℃）,bq2060判定电池处于低温度状态,设置充电电流为0;

当温度大于0℃后,bq2060根据条件设置与充电电流为预充电电流或者为快速充电电流.

充电终止

如果bq2060检测到充电终止状况,它就停止充电,充电终止状况包括以下几种:

△T/△t:

bq2060检测到一段时间内温度变化,△T/△t设定包括两部分,温度步长△T（1.6℃~4.6℃）,时间步长△t（20S~320S）,典型设定值是1℃/分,包括2℃/120S和3℃/180S,更长的倍数被要求增加斜率,△T值被设置在EE0x45中（次重要单元）△t值被设置在EE0x4e中.

􀁺

通信

bq2060A包括两种通信接口：

系统管理总线（SMBus）和HDQ16。

SMBus接口是双线双向协议，使SMBC（时钟）和SMBD（数据）引脚。

HDQ16接口为一线双向协议，使用HDQ16引脚。

所有的三条通信线是独立于Vcc的，可以被上拉高于Vcc。

同样，如果Vcc到这部分为0，那么bq2060A将不会把这些线拉低。

HDQ16如果不用，必须用100ΩK的电阻下拉。

这些通信口允许一个主机、一个与SMBus兼容的设备或其它的处理器来访问bq2060A的内存寄存器。

用这种方法，一个系统可以有效地监控和管理电芯。

􀂋

SMBus

SMBus接口是基于指令的协议。

一个处理器扮演总线管理员，通过产生一个START信号来开始向bq2060A的通信。

一个START信号由一个SMBD线由高到低的变化组成，此时SMBC为高。

然后，处理器发送bq2060A设备地址0001011（位7-1）加一位读/写位（位0），后面跟着一个SMBus指令码。

读/写位和指令码指示bq2060A要么把发送来的数据存入SMBus指令码指定的寄存器中，要么从指定寄存器输出数据。

处理器由STOP信号完成访问。

STOP信号由一个SMBD线由低到高的变化，此时SMBC为高。

在SMBus中，数据字节中最重要的位将被第一个传送。

在一些实例中，bq2060A作为总线管理员。

这个发生在当bq2060A广播充电需要和报警条件的设备地址0x12（智能电池充电器）和0x10（智能电池主控制器）。

􀂗

SMBus协议

bq2060A支持以下SMBus协议：

􀂄

读取字符协议

写入字符协议

读取区块协议

作为总线主机的处理器利用这三条协议来和bq2060A来通信。

而作为总线主机的bq2060A用写入字符协议。

SMBD和SMBC引脚是开漏的，需要外部上拉电阻。

SMBus协议包出错校验

bq2060A支持协议包出错校验机制来确认它本身和另一个SMBus设备的准确通信。

协议包出错校验需要发送者和接收者为每次通信消息计算一个协议包出错码（PEC）。

设备提供的最后一个通信消息的字节里跟随一个这个消息的PEC。

接收者比较发送的和它自己的PEC来检测是否出现通信出错。

PEC协议

bq2060A可以接收或发送带有或者不带有PEC的数据。

图4所示为读取字符、写入字符和读取区块消息的通信协议无PEC。

图5为有PEC。

图4.无PEC的SMBus通信协议

图5.有PEC的SMBus通信协议

在写入字符协议中，从主机发送来的最后位数据之后，bq2060A就