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        從BMS均衡功能來看AFE如何選擇

        目錄:常見問題發布時間:2020-08-20 18:42點擊率:

        BMS 均衡功能的實現主要靠 AFE,它里面集成了均衡控制開關以及相關邏輯電路,給用戶提供了豐富的診斷和控制接口,如下圖(圖片來源于 ADI 的 LTC6810),方框部分即為均衡電路。

         

         

        AFE 提供的均衡接口主要是被動均衡,即通過電阻放電;它可以支持內部均衡與外部均衡兩種(如下圖,來自于 ADI 的 LTC6813);兩種方式都要把均衡電阻放置在外,但內部均衡可以利用內部的 MOS 管作為均衡通流開關,而外部均衡需要外部再增加一個 MOS 管作為均衡通流開關;基本上每一家的 AFE 都支持兩種方式(TI 比較早的型號除外)。

         

         

        不同廠家 AFE 之間的均衡功能是有差別的,例如內部均衡時,其過流能力是不一樣的;還有對于外部均衡,外置的 MOS 類型也是不統一的,這些都是因為每個廠家內部的均衡電路略有差異,下面分別介紹一下。

         

        拿 ADI 的 LTC68XX 系列來說,它里面又存在兩種電路:LTC6810 與其他型號的電路不同,LTC6804811813 的內部均衡框圖如下,它內部的均衡通道有一部分是從采樣線回來的,即采樣線濾波電阻 Rm 上面會有電流通過,所以在內部均衡的情況下,它們建議 Rm 阻值不能選太大??梢园l現,均衡引腳與采樣引腳數量一致。所以,這三個型號很少使用內部 MOS 作為均衡通流開關。

         

         

        而 LTC6810 的內部是另一種情況,如下圖,它借助外部的相鄰的兩個均衡電阻來作為放電通道,如圖中紅色箭頭所示,均衡電流不從采樣線上面走,這樣比上面優化了很多。這種情況下,均衡引腳與采樣引腳也是一樣多。許多廠家都采用這種方案,如美信、松下等,具體可以參見它們的使用手冊。

         

         

        上面這種方案存在一個問題,如下圖所示(圖片來自于 LTC6810),當相鄰的多路電芯同時均衡時,中間的均衡電阻上面沒有電流流過,相當于相鄰幾節串聯的電芯只通過上下兩個均衡電組來進行放電,這樣均衡電流很大,此時很容易產生熱量損壞 AFE 或外部均衡電阻。所以可以看到很多廠家上面,均衡通道分為奇數、偶數組,相鄰的通道不能同時打開均衡。

         

         

        除了上面兩種外,NXP 的 AFE 又是另一種方案:它內部每兩節電芯單獨配置兩個 NMOS,而且多了一個均衡共用引腳;如下圖所示,這樣兩節電芯一組,組與組之間互不干擾,即使全部電芯進行均衡,也不會產生類似上面電流過大的問題。唯一引入的問題就是引腳增多,增大了封裝。

         

         

        上面介紹了采用內部均衡的方案下,幾種 AFE 的均衡方案原理;下面再遺留一個開放的問題:下圖中,哪種均衡電阻的排布方案比較合適你自己的應用場景?

         

         

        總結:

        今天簡單介紹了幾種 AFE 的被動均衡電路框圖,如果都采用外部均衡 MOS 的形式,就不會涉及上面提到的大電流問題。本文目的是為了深入理解 AFE 的用法,有助于在排查一些意外故障時,可以有所依據;以上所有,僅供參考。

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