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.

Рис. 1. Расположение выводов MS99x0T

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

* 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.

Рис. 2. Типовая схема включения MS9920T

Рис. 3. Типовая схема включения MS9930T

Рис. 4. Типовая схема включения MS9940T

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 R_VC составляют 500…1000 Ом.

Рис. 5. Использование внутренней схемы пассивного балансира

Если требующийся ток балансировки превышает значение 50 мА, то следует применять внешние n-канальные (рисунок 6) или p-канальные (рисунок 7) МОП-транзисторы.

Рис. 6. Использование внешних n-канальных МОП-транзисторов для пассивной балансировки

Рис. 7. Использование внешних p-канальных МОП-транзисторов для пассивной балансировки

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:

• MS9920T [Range 04]
• MS9930T [Range 04]
• MS9940T [Range 04]

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).