近些年,在消费类市场中使用锂电池的应用场景越来越多,因此对于 BMS管理芯片的需求也是旺盛了好多年。
尤其是在滑板车,电动工具以及一些电动玩具市场中,低串数的 AFE 模拟前端芯片市场上品类非常少。
纯硬件保护的 AFE 方案,国内做的比较多,但是智能型的 AFE 国内做的好的就凤毛麟角了,目前国外主要是 ADI 和 TI 市场做的比较大,消费类市场尤其是 TI 的 BQ769XX 系列,占据了绝大部分市场。
国产芯片方面,中颖在 AFE 方面的市场占有率可以说仅次于 TI 了,但是在我的使用过程中还是出现了各种生产过程中的问题。
回想起 2018 - 2019 年芯片大缺货的情形,我那时候设计的 BMS方案真的是恨不得一块板子上设计 3 个以上的替换方案,因为 TI 的BQ76930供应不上,我们不得已将 BMS 程序优化到兼容 TI 和中颖的方案,同时将硬件设计也进行了模块化。
这几天终于找到了一个和 TI 的 BQ76930 系列 P2P 的方案,这样一来就再也不用做多设计融合了,直接换个芯片贴上去就可以进行完美的备份了。
现在我们就来对比看一下这一款芯片 - CG861XX 系列。
CG861XX
CG861XX 系列同 TI 的 BQ76930 系列采用相同的架构,最大能够支持到 15 串锂电池的管理方案,内部同样是三个芯片合封在一起的。
因此 CG861XX 可以作为 3-15 节串联电池组监控和保护解决方案的组成部分,通过芯片本身 I2C 接口后接主机控制,从而可以执行多种电池组管理功能。
例如监控(电池电压、电池电流、电池温度) 、保 护(控制充电/放电 FET)以及平衡功能。
CG861XX 芯片系列内部集成的模数转换 器(A/D)可实现对电池组关键参数(电压、电流/库伦以及温度)的纯数字读取, 并会在出厂制造过程中校准处理,从而极大的方便了客户的使用,满足了各种不同应用场合条件。
引脚对比:
既然是 pin 2 pin 替换,引脚肯定是一一对应的,这样才能够对我们的 PCB 设计和工艺设计更友好,对于芯片的备货和工艺生产也有利,避免了很多不必要的报废风险。
均衡电流
均衡电流的对比中,不同点在于极限值的参数,CG861XX 的均衡电流要小一些,极限参数为 50mA,而 TI 的 BQ769XX 将这一参数标到了 70mA, 但两款芯片在持续工作下均衡电流最大值都标到了 50mA,不知道是国产的不敢写还是保守了,不过这个不影响我们设计使用,毕竟我们都会做降额设计。
▲ CG861XX
▲ BQ769XX
功耗的对比
功耗对比上,从参数表总体来说还是 TI 的略胜一筹,不过这个还是要在实际电路板上进行测试才行。
▲ BQ769XX
▲ CG861XX
库仑计 ADC
16bit 库仑计 ADC 参数对比几乎一样,这一项对于我们软件算法至关重要,我们需要速度更快,精度更高的电流检测来对电池的 SOC 和 SOH 进行估算。同时也需要这些电流参数进行整个 BMS 系统的过流和短路的保护触发。
▲ CG861XX
▲ BQ769XX
电压采样 ADC
14bit 的电压采样ADC ,CG861XX 的参数更好一些,在不同的温度范围内,精度控制的更优,在消费类的电子设备中,其实都足够用了。
▲ CG861XX
▲ BQ769XX
综合看起来,这两个芯片的大致参数都是一致的,其中的寄存器相关定义也基本一致,因此软件方面的兼容性也是非常适合做备份的。
开启备份设计方案
于是我迫不及待的开始了 BMS的设计,暂时使用了一个武汉芯源的 CW32L031 作为主控 MCU 进行设计,CW32L031 是一个性能非常棒的 M0 内核的低功耗控制器。
原理图部分分成了三个块:AFE,MCU,保护回路。
AFE 部分
MCU 部分
保护回路
需要完整原理和芯片资料的网友可以私信我哦。
接下来差不多花两天时间做一下 layout 就可以发版了,然后就开始移植程序。