前言

隨著電池技術的發展和應用的革新，鋰離子電池體積越來越小，能量密度越來越高。鋰基（鋰離子和鋰聚合物）化學電池應用已經從手機、平板電腦等便攜式電子設備普及到工業、醫療、汽車等領域。

近年來，隨著清潔能源高速發展，儲能電源逐漸興起，以及電動工具、智能家居的廣泛應用，高可靠性、高采樣精度的多串電池監控芯片成為實現鋰電池安全應用以及進一步發揮電池潛力的電池管理系統要件。

專注于提供完整電源解決方案和系統集成的深圳市必易微電子股份有限公司，緊跟市場步伐，推出了內置均衡功能并且保護齊全的多串電池監控芯片，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 系列內置高精度 14bit 電壓 ADC、16 bit 電流 ADC，在室溫下可以達到 10mV 電壓采樣精度，0.5% 電流采樣精度。基本覆蓋市場的主流應用，其典型應用包括鋰電儲能、動力電源、電動工具、智能家居等。

從必易微的目標市場來看，無人機、掃地機、電動工具這幾個應用可以用 10sAFE 方案來覆蓋，而動力電池、儲能和基站備用電源則可以用 18sAFE 方案來覆蓋。除了戶外儲能在高速發展，家庭戶內儲能也在快速發展，很多國家地區都在政策方面予以家庭儲能很大的支持。

必易微希望通過 10s 和 18s 的解決方案為客戶提供更好的系統兼容性，包括軟件和硬件的兼容，讓客戶開發不同項目時能最大限度地復用成熟設計。

BMS 產品亮點

驅動控制輸出優化

大功率應用在開關管后面常有較大的電容，導致開關管打開時產生較大的浪涌電流，該電流會對應用電路產生沖擊，由于過高的 di/dt 而產生電壓尖峰應力。KP62030 除了增強的充放電管驅動外，額外增加了預充預放驅動輸出。系統可以在打開充電/放電開關前，先打開預充/預放開關。預充/預放回路通過串聯的限流電阻實現低浪涌應力的系統啟動。

此外 KP62030 還有數字 IO 電平的驅動信號輸出，該信號既可以作為充放電管的狀態監控信號，也可以作為驅動電路的輸入信號。例如在高邊驅動的方案中或者需要更強的低邊驅動能力而外加驅動增強電路時，該信號可以作為驅動的輸入信號從而實現 AFE 在保護時的關閉充放電開關控制。相比于使用 12V 充放電管的驅動信號，該信號便于對接數字接口，驅動時序更準確。

電池亂序連接支持

電池亂序連接有時也稱電池隨機連接，是指在電芯和 PCB 板的組裝連接中，各個電芯的連接線和 PCB 板的接觸是隨機的，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（例如二級管），前者需要產線做特定的連接操作或者需要特定接插件來實現，后者則增加成本和方案體積。KP620X0 優化了內部電路，完全支持電池亂序連接，且不需要額外的外部器件，優化系統成本。

同時，必易微在亂序上電方面也做了充分驗證，除了對易出問題的上電順序做完全測試外，通過自動化系統，產生隨機上電順序，每隔 2 秒插拔一次，連續驗證亂序上電 7 天。

單晶圓高串數

必易微 KP620X0 內部使用單晶圓實現高達 18 串電芯的監控方案，很好地支持各種應用中的高串數需求。相對于市面上其它多晶圓合封方案，單晶圓方案有穩定性好、通訊效率高、一致性好等優點。以市面常見 3 晶圓（每晶圓 5 串）合封成 15 串為例，單個晶圓的實際耐壓都為 36V ，遠低于 KP620X0 的 110V 耐壓，電壓尖峰的耐受能力相對較弱。

其次，多晶圓合封的晶圓間，可能會有通訊效率低的問題，因為需要冗余操作來實現多個晶圓的讀寫。再次，由于合封晶圓間通訊為級聯通訊，上級晶圓通訊需要通過下級晶圓進行，導致下級晶圓的通訊更頻繁，加上晶圓本身不一致性，可能出現多個晶圓的功耗不一致。

最后，單晶圓方案具有較強的延展性，工程師在使用過程中設計不同產品時，可以使用統一的硬件和軟件實現不同電池串數的需求，降低研發投入和研發周期，提升產品競爭力。

電池連接線負壓耐受

大多數的 AFE 的電芯連接線間 VCn-VCn-1 可以承受 15V 左右的正電壓，然而對于負電壓情況卻只有 -0.3V 的承受能力。這是由于負壓會使芯片內部二極管導通。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。而在內部均衡情況下，外部濾波電阻較小，負壓會導致大的反向電流流過內部路徑，從而產生芯片損壞的風險。

然而在大功率電池應用中，當負載劇烈變化（例如電機啟動/急停或者保護快速關斷）時會產生高 di/dt ，此時功率線路上的寄生電感會產生電壓尖峰，在芯片引腳端可以引起幾個 μs 時間的負壓。KP620X0 通過內部電路的優化， VCn-VCn-1 間的耐壓為 ±20V，大大減小負壓導致損壞的風險。

保護功能完備

必易微 KP620X0 系列產品具有較高的集成度。在保護方面，包括了過壓保 (OVP)、欠壓保護 (UVP)、充電過流保護 (OCC)、二級放電過流保護 (OCD1/OCD2)、短路保護 (SCD)、電池連接線開路檢測 (OWD)、負載檢測。提供 5V 或者 3.3V 的 LDO 輸出供微處理器使用，在觸發保護時，通過硬線告警信號通知 MCU，可以實現 MCU 電源休眠以減小功耗。