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前言
在三元锂电池组的电池管理系统（BMS）中，BQ76920 是 TI 推出的经典电池模拟前端（AFE）芯片，也是工业机器人、便携储能、电动设备 BMS 的主流核心器件。它集成高精度采集、全硬件保护、被动均衡、电流 / 温度检测、I2C 通信等功能，可独立完成电池底层安全防护，即便主控 MCU 死机，也能保障电池不被过充、过放、短路损坏。
本期博客从芯片基础参数、引脚定义、内部架构、核心功能、外围电路、工作逻辑、寄存器与通信等维度，完整拆解 BQ76920，同时结合核心电压采集电路（带均衡）进行了分析 。
一、BQ76920芯片基础概述
1.1、基础及原理图概述
BQ76920 是专为3~5 串串联锂离子 / 磷酸铁锂电池 设计的专用 AFE（模拟前端）芯片，主打硬件级安全防护 + 高精度状态采集，无需依赖 MCU 即可实现电池基础保护，是 "MCU+AFE" 双架构 BMS 的首选芯片。典型参数如下所示：
支持串数：最大5 串单体锂电（整组标称 18.5V、满电 21V）；
核心外设：内置 14 位 ADC（电压 / 温度采集）、16 位库仑计数器（电流积分）、硬件比较器（故障保护）、LDO 稳压输出；
通信接口：标准I2C，作为从机与 STM32 等主控通信；
工作功耗：正常模式典型电流 40μA，支持超低功耗运输模式，适合电池长期静置场景德州仪器；
工作温度：-40℃ ~ +85℃，满足工业设备、户外机器人使用环境，内部原理图如下所示：
电芯电压采集 (VCx inputs)
外部电路采集电池电压的CELL0~CELL5信号，最终就是进入这里。这些电压信号被送入一个 14-bit ADC Modulator（14 位模数转换器），转换成数字信号，供数字核心处理。
温度采集 (TS 和 Die temp)
TS 引脚：连接外部 NTC 热敏电阻，用于采集电池包环境温度。
Die temp：采集芯片自身的温度，防止芯片过热损坏。
电流采集 (SRP/SRN)
连接外部采样电阻两端，电压差信号被送入 16-bit ACC Modulator（16 位电流调制器），通过库仑计数法精确测量充放电电流，是实现 SOC 估算的基础。
1.2、引脚功能解读
| 引脚序号 | 引脚名称 | 功能类型 | 核心功能说明 | 本项目应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | DSG |
输出（O） | 放电场效应管驱动器，控制放电回路的导通与截止。 | 驱动外部放电 MOS 管，实现欠压、过流、短路保护时切断放电回路。 |
| 2 | CHG |
输出（O） | 充电场效应管驱动器，控制充电回路的导通与截止。 | 驱动外部充电 MOS 管，过压保护时硬件自动关闭充电回路。 |
| 3 | VSS |
接地（-） | 芯片接地引脚，为芯片提供参考地电位。 | 与系统地相连，是所有信号的参考基准。 |
| 4 | SDA |
输入 / 输出（I/O） | I²C 串行数据引脚，与主控进行数据传输。 | 连接 STM32 的 I²C SDA 引脚，用于读写电池数据与配置。 |
| 5 | SCL |
输入（I） | I²C 串行时钟引脚，提供通信同步时钟。 | 连接 STM32 的 I²C SCL 引脚，提供 I²C 通信时钟。 |
| 6 | TS1 |
输入（I） | 热敏电阻 1 正极引脚，连接 NTC 监测电池温度。 | 外接 MF52A103F NTC 热敏电阻，实现过温、低温保护。 |
| 7 | CAP1 |
输出（O） | 功能电容连接引脚，接电容到 VSS 用于特定电路功能。 | 配合芯片内部电路，用于滤波或时序控制。 |
| 8 | REGOUT |
电源输出（P） | 输出 LDO 引脚，提供稳定的电压输出。 | 片内 3.3V LDO 稳压输出，可为 MCU 或外设供电。 |
| 9 | REG SRC |
输入（I） | 输出 LDO 的输入源引脚，为 LDO 提供输入电源。 | 接电池电压，作为片内 LDO 的供电来源。 |
| 10 | BAT |
电源输入（P） | 电池正极连接引脚，连接电池包最高电位端。 | 接 5 串电池组总正极，为芯片主供电。 |
| 11 | NC |
无连接 | No connect，该引脚不使用。 | 悬空不接。 |
| 12-17 | VC5-VC0 |
输入（I） | 电池电压检测引脚，分别对应第 5-1 节电芯的正 / 负极检测。 | 对接电池板CELL0~CELL5采样线，逐节采集 5 串单体电压。 |
| 18 | SRP |
输入（I） | 负电流检测端（靠近 VSS），用于检测负向电流。 | 接功率回路采样电阻的负极侧。 |
| 19 | SRN |
输入（I） | 正电流检测端，用于检测正向电流。 | 接功率回路采样电阻的正极侧，通过压差换算电流。 |
| 20 | ALERT |
输入 / 输出（I/O） | 报警输出与覆盖输入引脚，可输出报警信号或作为控制信号输入。 | 连接 STM32 外部中断引脚，故障时触发中断通知主控。 |
二、BQ76920核心电压采集电路（带均衡）分析
2.1、电芯电压采集电路分析
6 个引脚依次对接电池板 CELL0~CELL5 采样排线，相邻两个引脚压差即为单节电芯电压。
每一路电芯电压（CELL0~CELL5）都通过RC 低通滤波 + TVS 保护进入 BQ76920 的 VC 引脚：
Rxx + Cxx（1kΩ + 220nF）：构成 RC 低通滤波，滤除线缆和负载产生的高频噪声，保证采样电压干净稳定。
SMF5.0A TVS管：钳位电压尖峰，防止静电或浪涌损坏芯片引脚，提升系统抗干扰能力。
39Ω串联电阻：限制电流，起到限流保护作用，防止意外短路对芯片造成冲击。
2.2、被动均衡电路分析
图中 AO3402 N沟道MOS管 是被动均衡的核心执行器件，每节电芯都对应一组均衡电路。
工作原理：
当某一节电芯电压高于均衡阈值（如 3.3V）时，BQ76920 通过控制外部电路使对应 MOS 管导通。
导通后，电芯会通过 Rxx（如R54、R53） 泄放电阻以小电流缓慢放电，将电压 "拉低"，最终实现整组电芯电压的平衡。
1N4148二极管并联在MOS管栅源极之间，用于释放关断时的栅极电荷，防止MOS管误导通，提升电路可靠性。
2.3、电流采样与保护回路
SRP/SRN引脚：连接到功率回路中的大功率采样电阻两端，用于采集充放电电流。BQ76920 通过检测电阻两端的微小压差，换算出实时电流，实现过流和短路保护。
ALERT引脚：是 BQ76920 的故障中断输出脚。当检测到过压、欠压、过流、过温等故障时，该引脚电平翻转，通知 STM32 主控立即处理，实现硬件保护 + 软件告警的双重联动。
2.4、温度检测电路
TS1外接 NTC 热敏电阻与分压电阻组成测温电路，温度变化改变热敏阻值，ADC 采集电压后换算为实际温度，实现过温、低温保护。
总结
本期博客从芯片基础参数、引脚定义、内部架构、核心功能、外围电路、工作逻辑、寄存器与通信等维度，完整拆解 BQ76920，同时结合核心电压采集电路（带均衡）进行了分析 。