國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下這款BMS AFE模擬前端采集保護(hù)芯片可圈可點(diǎn)

BMS即電池管理系統(tǒng)是連接電池組和產(chǎn)品其它部件的重要模塊。BMS中AFE芯片負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)電池組運(yùn)行過程中的重要信息，與外部設(shè)備如控制器交換信息，解決鋰電池系統(tǒng)中安全性、可用性、易用性、使用壽命等關(guān)鍵問題。主要作用是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)，是一套管理、控制、監(jiān)控電池組的軟硬件綜合系統(tǒng)。

BMS包括控制器與采集器，其中控制器叫做BCU，采集器叫做BE，然而現(xiàn)實(shí)中控制器的叫法有BCU、BMU、BMC、BECU等，采集器的叫法有BMU、BIC、CMU、CMC等；控制器其核心就是功能安全，功能安全是一個(gè)系統(tǒng)工程，最后落到控制器硬件上面，就要求我們芯片選型時(shí)（例如單片機(jī)、電源芯片等），選擇可靠性高的芯片。而且方案設(shè)計(jì)一開始就要把功能安全理念融入進(jìn)去，這個(gè)對(duì)硬件工程師提出了更高的要求，需要從系統(tǒng)的角度來考慮，要進(jìn)一步掌握產(chǎn)品的運(yùn)行場(chǎng)景。功能安全主要解決安全的問題，但與產(chǎn)品的可靠性不是一回事，不見得就會(huì)提升產(chǎn)品的可靠性，甚至有可能降低產(chǎn)品的可靠性；而且成本的折中也是一個(gè)難題。

采集器的技術(shù)方案目前大多是采用集成AFE；拓?fù)浞绞蕉喾N共存，分布式、集中式，或者二者結(jié)合；通信拓?fù)湟灿?a target="_blank">CAN、菊花鏈方案等。采集器里面的關(guān)鍵芯片AFE，基本被國(guó)外大廠所壟斷，國(guó)內(nèi)起步較晚；尤其是美國(guó)半導(dǎo)體廠家：美信、ADI、TI，其他國(guó)家還有松下、ST、NXP等。

整體上BMS類芯片都被國(guó)內(nèi)大廠壟斷，比如TI的BQ76920、BQ76930、BQ76940、BQ76952，凌特的LTC6700-1/2/3、LTC6700HV、LTC6804、LTC6813等，車規(guī)級(jí)AFE芯片的也基本被TI、ST、ADI、松下、NXP、瑞薩(Intersil)等廠商占據(jù)，國(guó)產(chǎn)AFE芯片席位寥寥，近幾年以中穎、集澈、奇力、華潤(rùn)、新唐等為代表的國(guó)產(chǎn)BMS AFE芯片逐漸進(jìn)入視線，比如SH367303、SH367305/6/8/9，DVC1006/12/18/24，VAS5118等，但由于并非主力產(chǎn)品，大部分產(chǎn)能被其它產(chǎn)品線占有，所以缺貨也比較常態(tài)化。

國(guó)產(chǎn)中高端芯片研發(fā)設(shè)計(jì)較國(guó)外廠商相對(duì)遲緩，其中的復(fù)雜原因也非三兩句能說明白，好在當(dāng)下我們從大戰(zhàn)略上已經(jīng)相當(dāng)重視芯片國(guó)產(chǎn)化的重要性，是形勢(shì)緊迫也是趨勢(shì)所逼，這也緣于近幾年美對(duì)我半導(dǎo)體設(shè)備及半導(dǎo)體產(chǎn)品供應(yīng)鏈持續(xù)發(fā)難圍追堵截，緣于國(guó)際大環(huán)境特別是疫情影響下導(dǎo)致的進(jìn)口芯片及原材料大范圍減產(chǎn)短缺，以及芯片全面缺貨到結(jié)構(gòu)性缺貨這個(gè)過程中芯片價(jià)格持續(xù)高漲到失去理性的市場(chǎng)情緒之下，其中的痛恐怕只有制造業(yè)者們最有領(lǐng)悟國(guó)產(chǎn)芯片?？上驳氖荁MS AFE芯片國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了性能可以追平甚至某些方面已經(jīng)超越TI的BQ系列的AFE芯片，當(dāng)然車規(guī)認(rèn)證的依然比較落后，民用級(jí)的比如南京集澈以已經(jīng)AFE芯片領(lǐng)域耕耘超過6年，有充足的現(xiàn)貨準(zhǔn)備、穩(wěn)定的供貨能力、有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格優(yōu)勢(shì)及參數(shù)性能穩(wěn)定且抗高壓的綜合優(yōu)異度取得了不少客戶的認(rèn)可，目前已進(jìn)入欣旺達(dá)、德賽、拓邦、飛毛腿等眾多頭部客戶供應(yīng)鏈。

高精度鋰電池BMS模擬前端芯片國(guó)產(chǎn)也驕傲！集澈電子是一家專注于高端模擬芯片研發(fā)設(shè)計(jì)的高科技公司。公司目前集中優(yōu)勢(shì)資源，主要進(jìn)行多節(jié)鋰電池管理芯片、系統(tǒng)級(jí)封裝穩(wěn)壓器芯片和多通道射頻收發(fā)芯片等工業(yè)模擬類和無線通信類產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售。公司聚集了半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)頂尖技術(shù)人才，并與產(chǎn)業(yè)鏈上下游各個(gè)企業(yè)有良好的合作關(guān)系，覆蓋 IC設(shè)計(jì)，流片，封裝，測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)，形成了芯片完整上下游產(chǎn)業(yè)鏈，確保產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)品質(zhì)可控，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的芯片產(chǎn)品以及完善的技術(shù)支持和服務(wù)。

其中可用于12-24串鋰電池監(jiān)控管理的高精度BMS模擬前端芯片DVC1024產(chǎn)品性能優(yōu)越，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，眾多客戶反復(fù)測(cè)試驗(yàn)證，都反饋出滿意的結(jié)果并采用。芯片的精度，穩(wěn)定性，抗高壓，等技術(shù)參數(shù)突出，已大批量出貨。

集成電壓傳感通道和電流傳感通道，同步測(cè)量電池電壓和充/放電電流;電壓傳感通道集成 15-bit ΣΔADC;有效位數(shù) 13bit;支持24 節(jié)電池電壓測(cè)量 ;24 路被動(dòng)電池均衡驅(qū)動(dòng);4 路熱敏電阻電壓測(cè)量;芯片溫度測(cè)量;電池過壓保護(hù)(OV);電池欠壓保護(hù)(UV) ; 到上位機(jī)的警報(bào)中斷;電流傳感通道集成 16-bit ΣΔADC，有效位數(shù) 14bit，支持低邊電流測(cè)量;低邊充電和放電 N 型場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng);充電過流保護(hù)(OCC);放電過流保護(hù)(OCD) ;放電短路保護(hù)(SCD) ;2.5V/3.3V LDO 輸出;采用LQFP64 10mm×10mm封裝。電池被動(dòng)均衡驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通電阻120 Ω 導(dǎo)通電流0-5mA，芯片從睡眠狀態(tài)喚醒到工作 32 ms，電池過壓保護(hù)閾值 3.2~4.7 V，電池過壓保護(hù)步進(jìn) 5.86 mV，電池過壓保護(hù)延時(shí) 1~8 s，電池欠壓保護(hù)閾值 1.9~3.4 V，電池欠壓保護(hù)步進(jìn) 5.86 mV，電池欠壓保護(hù)延時(shí) 1~16 s ，放電短路保護(hù)閾值 14.3~200 mV，放電短路保護(hù)延時(shí)560~3200 μs，放電過流保護(hù)閾值 7.1~100 mV，放電過流保護(hù)延時(shí)32~5120 ms，充電過流保護(hù)閾值 7.1 ~100 mV ，充電過流保護(hù)延時(shí) 32~5120 ms。詳細(xì)規(guī)格書及MCU應(yīng)用示例可加VX: stevenmicro索取并獲得技術(shù)支持以及demo板。DVC1024 是一款采用車規(guī)級(jí)高壓 BCD工藝設(shè)計(jì)的多節(jié)鋰電池組監(jiān)控芯片，通過四線式 SPI 接口與上位機(jī)進(jìn)行通信，形成一套完整的電池組 管理系統(tǒng)(BMS)。 DVC1024 內(nèi)置 4 路 15 位ΣΔ ADC 和 1 路 16 位ΣΔADC，可以持續(xù)地高精度測(cè)量電池組中電池 電壓、電池溫度和充/放電電流等信息，反饋給上位機(jī)完成電池組 SOC 估算。DVC1024 集成了完整的硬件保護(hù)功能，上位機(jī)可以將電池過壓閾值、電池欠壓閾值、充電過 流閾值、放電過流閾值和放電短路閾值配置到芯片寄存器中。芯片就可以在異常發(fā)生時(shí)，瞬間完成硬件保護(hù)，并立即反饋警報(bào)給上位機(jī)。DVC1024 內(nèi)置了 24 路被動(dòng)電池均衡驅(qū)動(dòng)電路，上位機(jī)可以同時(shí)打開所有電池均衡，而不用擔(dān)心影響芯片測(cè)量和硬件保護(hù)功能。 DVC1024還集成了低邊充電和放電N型場(chǎng)效 應(yīng)管驅(qū)動(dòng)，上位機(jī)可以通過配置寄存器完成充電或放電管理。同時(shí)芯片在異常發(fā)生時(shí)，也可以自動(dòng)關(guān)閉充電或放電場(chǎng)效應(yīng)管，保證電池組安全。

公司有較強(qiáng)的芯片領(lǐng)域上下游資源優(yōu)勢(shì)，無論在產(chǎn)能和成本把控上，都有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)下芯片市場(chǎng)環(huán)境下，依然可以做到高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，無論是對(duì)比進(jìn)口芯片還是一些類似應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)芯片，都表現(xiàn)出的很突出！此款高精度BMS模擬前端芯片串?dāng)?shù)可最高單顆支持24串，給應(yīng)用端帶來了設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)化，一些應(yīng)用不再使用級(jí)聯(lián)，減少了外圍電路，降低了成本。

封裝工藝方面采用了車規(guī)級(jí)BCD封裝，目前各系列產(chǎn)品均支持磷酸鐵鋰及三元鋰電池，單節(jié)測(cè)量范圍1.6-5V，單節(jié)耐壓7V，實(shí)際可達(dá)15V，以TI目前較高串?dāng)?shù)的AFE產(chǎn)品相比，采用DVC1024 AFE芯片的電池PACK總耐壓可以做到更高，一路電壓采樣速率達(dá)32ms，常溫下電壓誤差±5mV，-40-85℃下電壓誤差±15mV，電流誤差最大30mA，在設(shè)備ESD等級(jí)方面也有較高規(guī)格，HBM模式下±2000V，CDM模式下±750-1000V，有效的支持了大串?dāng)?shù)BMS的耐壓需求以及更簡(jiǎn)化的電路布局，同時(shí)也節(jié)省也利用多個(gè)低串?dāng)?shù)AFE芯片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)高串?dāng)?shù)的電路設(shè)計(jì)繁瑣程度和成本，在國(guó)貨BMS AFE芯片層面體現(xiàn)出良好的性價(jià)比。

可應(yīng)用于各種新能源鋰電池BMS系統(tǒng)，包括：儲(chǔ)能應(yīng)用：如風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電，電力儲(chǔ)備；小動(dòng)力應(yīng)用：如電動(dòng)二輪三輪車，AGV,機(jī)器人,電動(dòng)工具;UPS：如通訊基站，備用電能源；數(shù)碼類消費(fèi)電子等；應(yīng)用的電壓平臺(tái)常見于（12V、18V、24V、36V、48V、60V、72V）。分別有適用于3-6串鋰電池BMS、6-12串鋰電池、9-18串鋰電池、12-24串鋰電池管理系統(tǒng)系列產(chǎn)品可選擇，可替代TI的BQ76920/30/40/52，中穎SH367303/05/06/08/09及其它廠家同級(jí)別AFE芯片，可全程提供原廠技術(shù)支持，特別是在國(guó)產(chǎn)已量產(chǎn)的單顆芯片就能管理保護(hù)24串電池的BMS AFE芯片領(lǐng)域目前獨(dú)樹一幟。

審核編輯 黃昊宇