前言

隨著電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的革新，鋰離子電池體積越來(lái)越小，能量密度越來(lái)越高。鋰基（鋰離子和鋰聚合物）化學(xué)電池應(yīng)用已經(jīng)從手機(jī)、平板電腦等便攜式電子設(shè)備普及到工業(yè)、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域。

近年來(lái)，隨著清潔能源高速發(fā)展，儲(chǔ)能電源逐漸興起，以及電動(dòng)工具、智能家居的廣泛應(yīng)用，高可靠性、高采樣精度的多串電池監(jiān)控芯片成為實(shí)現(xiàn)鋰電池安全應(yīng)用以及進(jìn)一步發(fā)揮電池潛力的電池管理系統(tǒng)要件。

專注于提供完整電源解決方案和系統(tǒng)集成的深圳市必易微電子股份有限公司，緊跟市場(chǎng)步伐，推出了內(nèi)置均衡功能并且保護(hù)齊全的多串電池監(jiān)控芯片，分別為支持 3-10 串電池組的 KP62010，以及支持 3-18 串電池組的 KP62030。

必易微 KP620X0 系列內(nèi)置高精度 14bit 電壓 ADC、16 bit 電流 ADC，在室溫下可以達(dá)到 10mV 電壓采樣精度，0.5% 電流采樣精度。基本覆蓋市場(chǎng)的主流應(yīng)用，其典型應(yīng)用包括鋰電儲(chǔ)能、動(dòng)力電源、電動(dòng)工具、智能家居等。

從必易微的目標(biāo)市場(chǎng)來(lái)看，無(wú)人機(jī)、掃地機(jī)、電動(dòng)工具這幾個(gè)應(yīng)用可以用 10sAFE 方案來(lái)覆蓋，而動(dòng)力電池、儲(chǔ)能和基站備用電源則可以用 18sAFE 方案來(lái)覆蓋。除了戶外儲(chǔ)能在高速發(fā)展，家庭戶內(nèi)儲(chǔ)能也在快速發(fā)展，很多國(guó)家地區(qū)都在政策方面予以家庭儲(chǔ)能很大的支持。

必易微希望通過(guò) 10s 和 18s 的解決方案為客戶提供更好的系統(tǒng)兼容性，包括軟件和硬件的兼容，讓客戶開(kāi)發(fā)不同項(xiàng)目時(shí)能最大限度地復(fù)用成熟設(shè)計(jì)。

BMS 產(chǎn)品亮點(diǎn)

驅(qū)動(dòng)控制輸出優(yōu)化

大功率應(yīng)用在開(kāi)關(guān)管后面常有較大的電容，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管打開(kāi)時(shí)產(chǎn)生較大的浪涌電流，該電流會(huì)對(duì)應(yīng)用電路產(chǎn)生沖擊，由于過(guò)高的 di/dt 而產(chǎn)生電壓尖峰應(yīng)力。KP62030 除了增強(qiáng)的充放電管驅(qū)動(dòng)外，額外增加了預(yù)充預(yù)放驅(qū)動(dòng)輸出。系統(tǒng)可以在打開(kāi)充電/放電開(kāi)關(guān)前，先打開(kāi)預(yù)充/預(yù)放開(kāi)關(guān)。預(yù)充/預(yù)放回路通過(guò)串聯(lián)的限流電阻實(shí)現(xiàn)低浪涌應(yīng)力的系統(tǒng)啟動(dòng)。

此外 KP62030 還有數(shù)字 IO 電平的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，該信號(hào)既可以作為充放電管的狀態(tài)監(jiān)控信號(hào)，也可以作為驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)。例如在高邊驅(qū)動(dòng)的方案中或者需要更強(qiáng)的低邊驅(qū)動(dòng)能力而外加驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)電路時(shí)，該信號(hào)可以作為驅(qū)動(dòng)的輸入信號(hào)從而實(shí)現(xiàn) AFE 在保護(hù)時(shí)的關(guān)閉充放電開(kāi)關(guān)控制。相比于使用 12V 充放電管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)便于對(duì)接數(shù)字接口，驅(qū)動(dòng)時(shí)序更準(zhǔn)確。

電池亂序連接支持

電池亂序連接有時(shí)也稱電池隨機(jī)連接，是指在電芯和 PCB 板的組裝連接中，各個(gè)電芯的連接線和 PCB 板的接觸是隨機(jī)的，而不需要按固定的順序。目前市面上的部分 AFE 不支持電池亂序連接或者需要增加不少外圍器件（例如二級(jí)管），前者需要產(chǎn)線做特定的連接操作或者需要特定接插件來(lái)實(shí)現(xiàn)，后者則增加成本和方案體積。KP620X0 優(yōu)化了內(nèi)部電路，完全支持電池亂序連接，且不需要額外的外部器件，優(yōu)化系統(tǒng)成本。

同時(shí)，必易微在亂序上電方面也做了充分驗(yàn)證，除了對(duì)易出問(wèn)題的上電順序做完全測(cè)試外，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)，產(chǎn)生隨機(jī)上電順序，每隔 2 秒插拔一次，連續(xù)驗(yàn)證亂序上電 7 天。

單晶圓高串?dāng)?shù)

必易微 KP620X0 內(nèi)部使用單晶圓實(shí)現(xiàn)高達(dá) 18 串電芯的監(jiān)控方案，很好地支持各種應(yīng)用中的高串?dāng)?shù)需求。相對(duì)于市面上其它多晶圓合封方案，單晶圓方案有穩(wěn)定性好、通訊效率高、一致性好等優(yōu)點(diǎn)。以市面常見(jiàn) 3 晶圓（每晶圓 5 串）合封成 15 串為例，單個(gè)晶圓的實(shí)際耐壓都為 36V ，遠(yuǎn)低于 KP620X0 的 110V 耐壓，電壓尖峰的耐受能力相對(duì)較弱。

其次，多晶圓合封的晶圓間，可能會(huì)有通訊效率低的問(wèn)題，因?yàn)樾枰哂嗖僮鱽?lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)晶圓的讀寫。再次，由于合封晶圓間通訊為級(jí)聯(lián)通訊，上級(jí)晶圓通訊需要通過(guò)下級(jí)晶圓進(jìn)行，導(dǎo)致下級(jí)晶圓的通訊更頻繁，加上晶圓本身不一致性，可能出現(xiàn)多個(gè)晶圓的功耗不一致。

最后，單晶圓方案具有較強(qiáng)的延展性，工程師在使用過(guò)程中設(shè)計(jì)不同產(chǎn)品時(shí)，可以使用統(tǒng)一的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)不同電池串?dāng)?shù)的需求，降低研發(fā)投入和研發(fā)周期，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

電池連接線負(fù)壓耐受

大多數(shù)的 AFE 的電芯連接線間 VCn-VCn-1 可以承受 15V 左右的正電壓，然而對(duì)于負(fù)電壓情況卻只有 -0.3V 的承受能力。這是由于負(fù)壓會(huì)使芯片內(nèi)部二極管導(dǎo)通。在使用外部均衡的情況下，可以由外部較大的濾波電阻（通常為 1kΩ ）限制電流。而在內(nèi)部均衡情況下，外部濾波電阻較小，負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致大的反向電流流過(guò)內(nèi)部路徑，從而產(chǎn)生芯片損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

然而在大功率電池應(yīng)用中，當(dāng)負(fù)載劇烈變化（例如電機(jī)啟動(dòng)/急停或者保護(hù)快速關(guān)斷）時(shí)會(huì)產(chǎn)生高 di/dt ，此時(shí)功率線路上的寄生電感會(huì)產(chǎn)生電壓尖峰，在芯片引腳端可以引起幾個(gè) μs 時(shí)間的負(fù)壓。KP620X0 通過(guò)內(nèi)部電路的優(yōu)化， VCn-VCn-1 間的耐壓為 ±20V，大大減小負(fù)壓導(dǎo)致?lián)p壞的風(fēng)險(xiǎn)。

保護(hù)功能完備

必易微 KP620X0 系列產(chǎn)品具有較高的集成度。在保護(hù)方面，包括了過(guò)壓保 (OVP)、欠壓保護(hù) (UVP)、充電過(guò)流保護(hù) (OCC)、二級(jí)放電過(guò)流保護(hù) (OCD1/OCD2)、短路保護(hù) (SCD)、電池連接線開(kāi)路檢測(cè) (OWD)、負(fù)載檢測(cè)。提供 5V 或者 3.3V 的 LDO 輸出供微處理器使用，在觸發(fā)保護(hù)時(shí)，通過(guò)硬線告警信號(hào)通知 MCU，可以實(shí)現(xiàn) MCU 電源休眠以減小功耗。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

在日常生活中，戶外電源的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，產(chǎn)品容量和功率也越來(lái)越大，同時(shí)這也對(duì)電池組以及鋰電監(jiān)控保護(hù)電路提出了更高的要求。而鋰電監(jiān)控保護(hù)芯片作為整個(gè)電池管理系統(tǒng)的核心器件，對(duì)電池組使用壽命以及整個(gè)電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性至關(guān)重要。

必易微推出的 KP62010 和 KP62030 兩款鋰電監(jiān)控保護(hù)芯片，最高支持18串鋰電保護(hù)應(yīng)用，滿足大功率戶外電源的鋰電監(jiān)控保護(hù)需求。為電池提供完善保護(hù)的同時(shí)，充分釋放電池容量，有效提升產(chǎn)品的續(xù)航時(shí)長(zhǎng)。