TIDA-010216

Akkupack-Referenzdesign für 16 serielle Zellen mit Low-Side-MOSFET-Steuerung für Anwendungen mit gro

TIDA-010216

Designdateien

Überblick

Bei diesem Referenzdesign handelt es sich um ein Lithium-Ionen (Li-Ion), LiFePO4‑Akkupack mit niedrigem Stromverbrauch im Standby- und Transport-Modus und hoher Zellspannungsgenauigkeit für 16 serielle Zellen. Das Design überwacht jede Zellenspannung, den Akkustrom, die Zell- und MOSFET-Temperatur mit hoher Genauigkeit und schützt den Li-Ionen- und LiFePO4-Akkupack vor Zellüberspannung, Zellunterspannung, Übertemperatur, Lade- und Entladeüberstrom und Entladekurzschluss. Fünf Paare von Low-Side-N-Kanal-MOSFETs mit starker Ein- und Ausschaltfähigkeit sorgen dafür, dass das Design einem größeren Lade- und Entladestrom standhält. Durch eine effiziente Hilfsstromversorgungsstrategie erreicht dieses Referenzdesign einen Standby-Verbrauch von 100 μA und einen Verbrauch von 10 μA im Betriebsmodus. Das spart mehr Energie ein und ermöglicht eine längere Versanddauer und Standby-Zeit. Aufgrund dieser Merkmale eignet sich dieses Referenzdesign für Batterie-Backup-Einheiten (BBU) für Telekommunikations- und Serveranwendungen, Energiespeichersysteme für Privathaushalte (ESS), E-Motorräder, tragbare Ladestationen und andere Anwendungen mit hochleistungsfähigen Batterien.

Merkmale
  • Niedrige Stromaufnahme:
    • Typischerweise 100 μA im Standby-Modus
    • Typischerweise 10 μA im Transportmodus
  • Hohe Genauigkeit der Zellenspannung ohne Kalibrierungen
    • ±5 mV bei 25 °C
    • ±10 mV bei 0 °C bis 60 °C
    • ±15 mV bei –40 °C bis 85 °C
  • Robuster Schutz der Batteriezellen, einschließlich Überspannung, Unterspannung, Überstromentladung, Überstromladung, Kurzschluss und Übertemperatur
  • Zu den weiteren Systemschutzfunktionen gehören Zellenunterbrechung und thermischer Host-Watchdog, CAN-Bus-Fehler sowie Kurzschluss im Lade- und Entladungs-MOSFET
  • N-Kanal-Low-Side-MOSFETs und starke Antriebsleistung
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Eine voll bestückte Platine wurde nur für Test- und Leistungsvalidierung entwickelt. Sie wird nicht zum Verkauf angeboten.

Designdateien und Produkte

Designdateien

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TIDUF14.PDF (821 KB)

Überblick über Referenzdesigns und verifizierte Leistungstestdaten

TIDMB15.PDF (613 KB)

Detaillierter Überblick über das Design-Layout zur Bestimmung der Position der Komponenten

TIDMB14A.PDF (143 KB)

Vollständige Liste mit Designkomponenten, Referenz-Bezeichnern und Hersteller-/Teilenummern

TIDMB17.ZIP (3559 KB)

Dateien für 3D-Modelle oder 2D-Zeichnungen von IC-Komponenten

TIDCGB3.ZIP (2117 KB)

Designdatei mit Informationen zur physikalischen Platinenschicht der Design-Platine

TIDMB16.PDF (2522 KB)

Leiterplattenschicht-Plotdatei zur Erstellung des Design-Layouts der Leiterplatte

TIDMB13.PDF (861 KB)

Detailliertes Schaltplandiagramm für Design-Layout und Komponenten

Produkte

Enthält TI-Produkte in der Entwicklung und mögliche Alternativen.

MOSFETs

CSD19536KTTN-Kanal-NexFET™-Leistungs-MOSFET, 100 V, Einzel-D2PAK, 2,4 mOhm

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ESD-Schutzdioden

TPD2E00710 pF, ±13 V, ±8 kV, DualESD-Schutzdiode für AC-Signaldatenschnittstellen

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MOSFETs

CSD19538Q3A100 V, N-Kanal-NexFET™-Leistungs-MOSFET, Einzel-SON 3 mm x 3 mm, 61 mOhm

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MSP430 microcontrollers

MSP430FR215524-MHz-MCU mit 32 KB FRAM, 4 KB SRAM, Komparator, 12-Bit-ADC, UART/SPI/I2C, Timer

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Thermistoren

TMP61Linearer Thermistor, 1 % und 10 kΩ , in Gehäuse 0402, 0603/0805 und Through Hole

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Low-Side-Treiber

UCC275174-A/4-A-Einkanal-Gate-Treiber mit 5-V-UVLO und 13-ns-Prop Verzögerung im SOT-23-Gehäuse

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Linear- und Low-Dropout-Regler (LDO)

TPS7A24Low-Dropout-Spannungsregler (LDO), 200 mA, 18 V, extrem niedriger Ruhestrom, mit Aktivierung

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Isolierte CAN-Transceiver

ISO1042Isolierter CAN-Transceiver mit 70-V-Busfehlerschutz und flexibler Datenrate

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AC/DC- und DC/DC-Wandler (integrierter FET)

LM5163Synchroner DC/DC-Abwärtswandler mit 100 V-Eingang und 0,5 A und extrem niedrigem IQ

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RS-485- & RS-422-Transceiver

THVD1400RS-485-Transceiver, 3,3 bis 5 V, in platzsparendem Gehäuse mit ±12-kV-IEC-ESD-Schutz, 500 kbit/s<

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Batterieüberwachung & Ausgleichsregler

BQ76952Batterieüberw.-/Schutzbaus. für Li-Ion-/Li-Polymer-/LiFePO4-Akkupacks, hohe Genauigk., 3 – 16 Zellen

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Low-Side-Treiber

UCC27524A5-A/5-A-Zweikanal-Gate-Treiber mit 5-V-UVLO, Aktivierung und negativer Eingangsspannungshandhabung

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Digitalisolatoren

ISO7731Robuster, dreikanaliger, verstärkter 2/1-Digitalisolator mit EMV-Schutz

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AC/DC- und DC/DC-Wandler (integrierter FET)

TPS543084,5 V bis 28 V-Eingang, 3 A-Ausgang, Synchron-350-kHz-FCCCM-Abwärtswandler

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Technische Dokumentation

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Typ Titel Neueste englische Version herunterladen Datum
* Designleitfaden 16s Battery Pack Ref. Des. W/ Low-Side MOSFET Control for Large Capacity Apps. PDF | HTML 27.10.2022
Anwendungshinweis Using Low-Side FETs with the BQ769x2 Battery Monitor Family (Rev. A) PDF | HTML 24.02.2022
Anwendungshinweis Cell Balancing With BQ769x2 Battery Monitors (Rev. A) PDF | HTML 15.02.2022

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LM5163-LM5164DESIGN-CALC LM5163 und LM5164 – Wandler-Quickstart-Design-Tool

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