深入理解 AFE 的用法：實(shí)現(xiàn)BMS?均衡功能

BMS均衡功能的實(shí)現(xiàn)主要靠AFE，它里面集成了均衡控制開關(guān)以及相關(guān)邏輯電路，給用戶提供了豐富的診斷和控制接口，如下圖（圖片來(lái)源于 ADI 的 LTC6810），方框部分即為均衡電路。

AFE提供的均衡接口主要是被動(dòng)均衡，即通過(guò)電阻放電；它可以支持內(nèi)部均衡與外部均衡兩種（如下圖，來(lái)自于 ADI 的 LTC6813）；兩種方式都要把均衡電阻放置在外，但內(nèi)部均衡可以利用內(nèi)部的 MOS 管作為均衡通流開關(guān)，而外部均衡需要外部再增加一個(gè) MOS 管作為均衡通流開關(guān)；基本上每一家的 AFE 都支持兩種方式（TI 比較早的型號(hào)除外）。

不同廠家 AFE 之間的均衡功能是有差別的，例如內(nèi)部均衡時(shí)，其過(guò)流能力是不一樣的；還有對(duì)于外部均衡，外置的 MOS 類型也是不統(tǒng)一的，這些都是因?yàn)槊總€(gè)廠家內(nèi)部的均衡電路略有差異，下面分別介紹一下。

拿 ADI 的 LTC68XX 系列來(lái)說(shuō)，它里面又存在兩種電路：LTC6810 與其他型號(hào)的電路不同，LTC6804811813 的內(nèi)部均衡框圖如下，它內(nèi)部的均衡通道有一部分是從采樣線回來(lái)的，即采樣線濾波電阻 Rm 上面會(huì)有電流通過(guò)，所以在內(nèi)部均衡的情況下，它們建議 Rm 阻值不能選太大。可以發(fā)現(xiàn)，均衡引腳與采樣引腳數(shù)量一致。所以，這三個(gè)型號(hào)很少使用內(nèi)部 MOS 作為均衡通流開關(guān)。

而 LTC6810 的內(nèi)部是另一種情況，如下圖，它借助外部的相鄰的兩個(gè)均衡電阻來(lái)作為放電通道，如圖中紅色箭頭所示，均衡電流不從采樣線上面走，這樣比上面優(yōu)化了很多。這種情況下，均衡引腳與采樣引腳也是一樣多。許多廠家都采用這種方案，如美信、松下等，具體可以參見它們的使用手冊(cè)。

上面這種方案存在一個(gè)問(wèn)題，如下圖所示（圖片來(lái)自于 LTC6810），當(dāng)相鄰的多路電芯同時(shí)均衡時(shí)，中間的均衡電阻上面沒有電流流過(guò)，相當(dāng)于相鄰幾節(jié)串聯(lián)的電芯只通過(guò)上下兩個(gè)均衡電組來(lái)進(jìn)行放電，這樣均衡電流很大，此時(shí)很容易產(chǎn)生熱量損壞 AFE 或外部均衡電阻。所以可以看到很多廠家上面，均衡通道分為奇數(shù)、偶數(shù)組，相鄰的通道不能同時(shí)打開均衡。

除了上面兩種外，NXP 的 AFE 又是另一種方案：它內(nèi)部每?jī)晒?jié)電芯單獨(dú)配置兩個(gè) NMOS，而且多了一個(gè)均衡共用引腳；如下圖所示，這樣兩節(jié)電芯一組，組與組之間互不干擾，即使全部電芯進(jìn)行均衡，也不會(huì)產(chǎn)生類似上面電流過(guò)大的問(wèn)題。唯一引入的問(wèn)題就是引腳增多，增大了封裝。

上面介紹了采用內(nèi)部均衡的方案下，幾種 AFE 的均衡方案原理；下面再遺留一個(gè)開放的問(wèn)題：下圖中，哪種均衡電阻的排布方案比較合適你自己的應(yīng)用場(chǎng)景？

總結(jié)：

今天簡(jiǎn)單介紹了幾種 AFE 的被動(dòng)均衡電路框圖，如果都采用外部均衡 MOS 的形式，就不會(huì)涉及上面提到的大電流問(wèn)題。本文目的是為了深入理解 AFE 的用法，有助于在排查一些意外故障時(shí)，可以有所依據(jù)；以上所有，僅供參考

審核編輯 黃宇