近年來，全球便攜式儲(chǔ)能市場(chǎng)迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)，這一趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)源于戶外休閑經(jīng)濟(jì)（如露營(yíng)、徒步、自駕游）的蓬勃興起。便捷式儲(chǔ)能憑借高功率輸出、智能管理等核心能力，可以支持手機(jī)、筆記本電腦、甚至電磁爐等大功率電器在戶外充電，正逐步成為戶外娛樂，戶外作業(yè)的主流選擇。因其輕便性，易捷性及采用鋰離子電池的特點(diǎn)，便捷式儲(chǔ)能產(chǎn)品也被稱為戶外移動(dòng)電源，相當(dāng)于是一個(gè)“大型充電寶”。

下文將詳細(xì)介紹大聯(lián)大世平集團(tuán)推出的一款基于晶豐明源&凌鷗創(chuàng)芯主控MCU芯片LKS32MC453和AFE芯片BM81710H的48V便捷式儲(chǔ)能BMS（電池保護(hù)系統(tǒng)）方案，是如何助力“大型充電寶”進(jìn)行安全、高效供電的。

48V 便捷式儲(chǔ)能BMS方案

該款48V高邊BMS方案，可以達(dá)到2000W的輸出功率，具有電芯電壓采集、電流采集、溫度采集、被動(dòng)均衡、充放電控制、高邊開關(guān)、充放電同口等功能特點(diǎn)，支持：過壓/欠壓保護(hù)、高/低溫保護(hù)、斷線保護(hù)、過流保護(hù)等保護(hù)機(jī)制。

圖1. 方案的展示板（125*87mm）

圖2. 方案應(yīng)用框圖

具體方案規(guī)格

支持 10 ~ 17 串三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。

輸入電壓：8.5V~95V。

持續(xù)充放電電流可達(dá)到 84A。

高邊開關(guān)：支持充電、放電的高邊 NMOS 開關(guān)和預(yù)充電、預(yù)放電的高邊 PMOS 開關(guān)。

支持過流保護(hù)、過壓/欠壓保護(hù)、短路保護(hù)、高/低溫度保護(hù)。

支持?jǐn)嗑€檢測(cè)、負(fù)載和充電器接入檢測(cè)。

支持 0V 禁充保護(hù)。

支持被動(dòng)控制均衡。

支持外部 ECTRL 管腳控制放電管。

支持電子鎖。

支持 SOC、SOH。

充放電同口。

支持串口通訊。

支持外部按鍵開啟/關(guān)閉輸出，并且通過 LED 燈指示輸出狀態(tài)。

支持外部按鍵復(fù)位/重啟。

開發(fā)板尺寸 : 125 * 87 mm。

主控MCU芯片LKS32MC453

該方案內(nèi)置一顆LKS32MC453 MCU， 集成主頻192MHz 32位Cortex-M4F 內(nèi)核，具有豐富的DSP指令，硬件浮點(diǎn)運(yùn)算單元。內(nèi)置高達(dá)256kB的Flash存儲(chǔ)器，支持加密保護(hù)，最大40kB的SRAM。集成了高性能模擬器件、多種I/O端口和豐富的外設(shè)。內(nèi)置12MHz高精度RC時(shí)鐘和低速32kHz 低速時(shí)鐘，可外掛12~24MHz外部晶振，內(nèi)部PLL可提供最高 192MHz 時(shí)鐘。

產(chǎn)品特性

主頻192MHz 32位Cortex-M4F內(nèi)核

256KB Flash，40KB SRAMB。

包含 3路14Bit SAR ADC，2 Msps采樣及轉(zhuǎn)換速率。

包含 2路12bit DAC 數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

3個(gè)通用16位Timer、2個(gè)通用32位Timer、1個(gè)24bit systick 定時(shí)器。

2 個(gè) I2C 接口、2 個(gè) SPI 接口、1路 CAN 接口和 3路 UART 接口

1路獨(dú)立DMA引擎, 共8個(gè)通道, 支持8、16、32bit傳輸

ADC自檢模塊，支持開路短路檢查

一個(gè)CRC模塊

圖3. MCU原理圖

AFE芯片 BM81710H

AFE（電池管理系統(tǒng)模擬前端）芯片，作為實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的無縫銜接，可以在檢測(cè)到故障時(shí)起到保護(hù)系統(tǒng)的作用，確保BMS的安全性。該方案采用晶豐明源BM81710H，是一款高集成高精度鋰電池監(jiān)控及全方位的安全保護(hù)芯片，且具有高邊NMOS 充放電管驅(qū)動(dòng)控制，適用于10-17 串三元鋰或磷酸鐵鋰等多種電池包應(yīng)用。

產(chǎn)品特性

支持 10~17 串電池；

輸入電壓：8.5V~95V；

電池電壓采集 ADC：14-bit/16-bitΔΣ ，精度：±5mV@2~4.25V/25℃；

4 路溫度檢測(cè) ADC：14-bit/16-bitΔΣ ，精度：±1℃@-40℃~85℃；

母線電流采集 ADC：18-bit ΔΣ ，精度：±20μV@±5mV/25℃， ±0.2%@±200mV/25℃， ±0.3%@±200mV/(-40 ℃ ~85℃) ；

帶庫侖計(jì)， 精度：±5%μVh，范圍：±291271μVh ；

支持充電、放電的高邊 NMOS 管控制；

支持預(yù)充電、預(yù)放電的高邊 PMOS 管控制；

通過 400kHz I2C 總線與 MCU 通訊，CRC-8 校驗(yàn)；

支持過流保護(hù)、過壓/欠壓保護(hù)、斷線保護(hù)、高/低溫度保護(hù)；

支持?jǐn)嗑€檢測(cè)、負(fù)載和充電器接入檢測(cè)；

支持 0V 禁充保護(hù)；

支持被動(dòng)的硬件自主控制均衡和軟件控制均衡；

支持外部 ECTRL 管腳控制放電管；

支持電子鎖；

耗電參數(shù)：130μA @full power mode/25℃，60μA @Normal sleep mode/25℃，10μA @deep sleep mode/25℃ ，1μA @shunt down mode/25℃ ；

工作環(huán)境溫度：-40~125℃

封裝：LQFP-48。

圖4. AFE原理圖

總結(jié)

為應(yīng)對(duì)大功率設(shè)備的嚴(yán)苛供電需求，高效能和安全性成為便捷式儲(chǔ)能BMS的重要衡量指標(biāo)。此款48V便捷式儲(chǔ)能BMS方案，通過晶豐明源主控MCU和AFE芯片的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了“高效供電”和“安全供電”的雙重保障，為戶外場(chǎng)景下的電器設(shè)備提供持久動(dòng)力。

晶豐明源

上海晶豐明源半導(dǎo)體股份有限公司(股票代碼:688368)成立于2008年10月，是專業(yè)的電源管理和控制驅(qū)動(dòng)芯片供應(yīng)商。公司總部位于上海，在杭州、成都、南京、上海、海南和香港設(shè)有子公司，在深圳、廈門、中山、東莞、蘇州等13個(gè)城市設(shè)有客戶支持中心，為客戶提供全方位服務(wù)。

晶豐明源專注于電源管理和電機(jī)控制芯片的研發(fā)和銷售，堅(jiān)持自主創(chuàng)新產(chǎn)品覆蓋LED照明驅(qū)動(dòng)芯片、AC/DC電源管理芯片、DC/DC電源管理芯片、電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)芯片等，廣泛應(yīng)用于LED照明、家電、手機(jī)、個(gè)人電腦、服務(wù)器、基站、網(wǎng)通、汽車、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

晶豐明源堅(jiān)持“創(chuàng)芯助力智造，用心成就伙伴”的使命，為行業(yè)發(fā)展而拼搏，為國(guó)家強(qiáng)盛而立志，在技術(shù)領(lǐng)先的領(lǐng)域推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步，在國(guó)產(chǎn)落后的領(lǐng)域奮力縮小差距，鑄就時(shí)代芯夢(mèng)想!