Серия специализированных микросхем Ruimeng для работы с АКБ
22 января
Николай Вашкалюк (КОМПЭЛ)
На склад КОМПЭЛ поступили образцы микросхем AFE (Analog Front-End) производства китайской компании Ruimeng, предназначенные для мониторинга, защиты и балансировки литиевой аккумуляторной батареи.
В данную линейку входят три микросхемы: MS9920T, MS9930T и MS9940T, которые являются полными Pin-to-Pin-заменами BMS-контроллерам серий xx76920, xx76930, xx76940 (таблица 1) и поддерживают, соответственно, до 5/10/15 последовательно включенных литиевых элементов питания. Степень заменяемости между соответствующими контроллерами практически полная даже на уровне прошивки. Различия имеются только в калибровочных коэффициентах, подробнее об этом написано в технической документации, пункт 1.19.
В интегральной схеме MS99x0T используется цифровой протокол I2C для передачи данных хост-контроллеру, который при работе с АКБ выполняет следующие основные функции:
- мониторинг (напряжение, ток и температура АКБ);
- защиту (управление полевыми транзисторами заряда/разряда);
- пассивную балансировку ячеек.
Данные AFE, осуществляющие управление батареями различного химического состава, включая литий-ионные (Li-Ion) и литий-железофосфатные (LiFePO4), могут применяться в легком транспорте, таком как велосипеды и самокаты с электрическим приводом, в батарейных устройствах резервного питания, системах хранения энергии и бесперебойного питания. Также MS99x0T идеальны для организации промышленных аккумуляторных батарей напряжением 12…54 В. Расположение выводов показано на рисунке 1.
Основные особенности:
- встроенный АЦП для измерения напряжения батареи, а также температуры как чипа, так и окружающей среды;
- встроенный счетчик Кл с независимым АЦП;
- поддержка до трех термисторов формата 103AT;
- защиты от перегрузки по току разряда (OCD) и короткого замыкания (SCD);
- защиты от повышенного и пониженного напряжений батареи;
- обнаружение неисправности вторичного защитного устройства;
- цифровой интерфейс I2C;
- встроенный полевой транзистор для балансировки АКБ;
- драйвер N-канального полевого транзистора для заряда и разряда батареи;
- вход аварийного прерывания от главного микроконтроллера;
- встроенный линейный регулятор напряжения на 2,5 или 3,3 В;
- высокое значение максимального входного напряжения;
- допуск случайного подключения АКБ;
- ESD-защита (модель человеческого тела) ±4000 В;
- диапазон рабочих температур -40…85°C;
- корпус TSSOP.
Таблица 1. Серия микросхем MS99x0T
Наименование | Количество последовательных ячеек | Рабочее напряжение питания VBAT, В | Максимальное напряжение питания, В | Корпус | Pin-to-Pin-замена |
---|---|---|---|---|---|
MS9920T | 3…5 | 6…25 | 36 | TSSOP20 | xx76920 |
MS9930T | 6…10 | 12…42 | 72 | TSSOP30 | xx76930 |
MS9940T | 11…15 | 18…63 | 108 | TSSOP48 | xx76940* |
* У ИС xx76940 корпус имеет 44 вывода, а MS9940T – 48, но крайние выводы (1, 24, 25 и 48) не используются, за счет чего эти микросхемы можно условно считать Pin-to-Pin-совместимыми.
Типовые схемы включения интегральных схем MS9920T, MS9930T и MS9940T показаны на рисунках 2, 3 и 4, соответственно.
Чтобы предотвратить опасный перезаряд отдельной ячейки в составе аккумуляторной батареи, требуется схема балансировки, которая обеспечивает заданные пороги напряжений на каждой из ячеек. Для этого внутрь MS99x0T встроена схема пассивного балансира с максимальным током обхода до 50 мА (рисунок 5). Рекомендуемые значения токоограничивающих резисторов RVC составляют 500…1000 Ом.
Если требующийся ток балансировки превышает значение 50 мА, то следует применять внешние n-канальные (рисунок 6) или p-канальные (рисунок 7) МОП-транзисторы.
Каждый вариант MS99x0T дополнительно делится на несколько подвидов или рангов («Range»), различающихся I2C-адресом, напряжением встроенного LDO, а так же наличием или отсутствием проверки контрольной суммы CRC при взаимодействии микроконтроллера с микросхемой BMS. Ознакомиться с более подробной информацией можно в спецификации.
На данный момент для заказа доступны микросхемы с рангом «04», образцы которых уже находятся на складе КОМПЭЛ:
Интегральные схемы с указанным рангом имеют I2C-адрес «0x08», функцию проверки контрольной суммы и встроенный LDO напряжением 3,3 В. В карточке каждого товара есть документация на китайском и английском языках, а так же прикреплен документ с пояснением по применению (Application note).
Наши информационные каналы