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德州仪器(TI)一体化电池管理芯片BQ28Z610的LFO模块设计

德州仪器(TI)一体化电池管理芯片BQ28Z610的LFO模块设计 IPBrain产品课堂
2026-11-13
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导读:BQ28Z610BQ28Z610是德州仪器推出的适用于 1~2 串锂电池组的一体化电池管理芯片。它采用 Impedance Track 阻抗追踪算法,能够动态估算电池剩余电量、满充容量,适配电池老化、
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BQ28Z610


BQ28Z610是德州仪器推出的适用于 1~2 串锂电池组的一体化电池管理芯片。它采用 Impedance Track 阻抗追踪算法,能够动态估算电池剩余电量、满充容量,适配电池老化、温度与放电倍率变化。


BQ28Z610芯片简介.png

BQ28Z610芯片简介

(图源:芯片规格书)


从下面的功能框图看,BQ28Z610芯片包含LFO 低频振荡器,是核心时钟基底,正常工作情况下输出时钟合成 HFO,供给 ADC 采样、内核运算与通信,休眠时单独运行,为间歇采样、库伦计数、保护延时和定时唤醒提供低功耗时序,接下来我们一起分析下LFO!


BQ28Z610功能框图.png

BQ28Z610功能框图

(图源:芯片规格书)




LFO


LFO(Low Frequency Oscillator,低频振荡器),它通常用来产生缓慢、周期性来回变化的低压控制信号。


LFO 的工作流程可总结为,首先需要设置LFO的速度、波形类型、调制深度这些参数,参数设定完成后,RS锁存器与电容构成的振荡环路持续翻转,输出原始低频波形。


该波形经多路开关筛选出所需类型,再由加法运放与主电路信号叠加,形成调制控制信号;该信号最终驱动压控振荡器、滤波器和压控放大器,使其参数随 LFO 自动变化。


下图所示为LFO的工作流程示意图。


BQ28Z610流程图1.png

LFO流程框图

(图源:网络)


回到BQ28Z610芯片中的LFO,芯片里这个 LFO用于产生周期性低频控制信号(时钟信号), 给内部的ADC及其他相关模块提供基础时钟源。


下图为BQ28Z610芯片中LFO的工作流程框图:


BQ28Z610流程图2.png

BQ28Z610 的LFO流程框图

(图源:网络)


如上框图所示,LFO包含5 个核心部分:


1. 恒流充放电单元:包含可切换方向的恒流源、积分电容,产生三角波;


2. 阈值选择 MUX 单元:受 RS 锁存信号控制,交替选通上限、下限参考电压;


3. 比较器单元:将三角波与选中的阈值比对,阈值穿越时输出触发脉冲;


4. RS 锁存控制单元:接收比较器脉冲,完成状态翻转,同时输出两路控制信号;


5. 时钟输出单元:锁存输出方波,作为 LFO 基准时钟送往芯片内部其他模块。


下图是BQ28Z610芯片的概貌图,其中红框区域是LFO所在位置:


BQ28Z610概貌.png

BQ28Z610芯片局部概貌图

(图源:IPBrain平台)


LFO由比较器、电阻、电容配合循环工作。假设初始时,电压VP<VM,则Z=0,ZN=1,管子M1和M4导通,电容ADJ_CAP充电,此时VM=上限阈值电压,VP电压上升。


当上升到VP>VM时,则Z=1,ZN=0,管子M2和M3导通,电容开始放电,此时VM=下限阈值电压,VP电压下降。如此重复充电放电这两个状态,形成振荡,最终输出方波信号,作为后续电路的时钟。


下图为LFO的电路图。


BQ28Z610_LFO电路图.png

LFO电路图

(图源:IPBrain平台)


下图为LFO中BANDGAP的电路图,标注位置控制上/下阈值电压接入VM。


BQ28Z610_BANDGAP电路图.png

BANDGAP电路图

(图源:IPBrain平台)




总结


LFO无需外部晶振,外围精简,适合小型化电池包方案;休眠时依靠LFO维持电量跟踪与故障监控,满足设备长时间静置、低自耗电的需求。


在小串数锂电管理方向,这类内置RC‑LFO架构的电量计会持续向更低休眠功耗、更高时钟稳定性方向优化。






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