基于晶丰明源MCU和AFE的48V便捷式储能BMS方案

近年来，全球便携式储能市场迎来爆发式增长，这一趋势的驱动源于户外休闲经济（如露营、徒步、自驾游）的蓬勃兴起。便捷式储能凭借高功率输出、智能管理等核心能力，可以支持手机、笔记本电脑、甚至电磁炉等大功率电器在户外充电，正逐步成为户外娱乐，户外作业的主流选择。因其轻便性，易捷性及采用锂离子电池的特点，便捷式储能产品也被称为户外移动电源，相当于是一个“大型充电宝”。

下文将详细介绍大联大世平集团推出的一款基于晶丰明源&凌鸥创芯主控MCU芯片LKS32MC453和AFE芯片BM81710H的48V便捷式储能BMS（电池保护系统）方案，是如何助力“大型充电宝”进行安全、高效供电的。

48V 便捷式储能BMS方案

该款48V高边BMS方案，可以达到2000W的输出功率，具有电芯电压采集、电流采集、温度采集、被动均衡、充放电控制、高边开关、充放电同口等功能特点，支持：过压/欠压保护、高/低温保护、断线保护、过流保护等保护机制。

图1. 方案的展示板（125*87mm）

图2. 方案应用框图

具体方案规格

支持 10 ~ 17 串三元锂电池、磷酸铁锂电池。

输入电压：8.5V~95V。

持续充放电电流可达到 84A。

高边开关：支持充电、放电的高边 NMOS 开关和预充电、预放电的高边 PMOS 开关。

支持过流保护、过压/欠压保护、短路保护、高/低温度保护。

支持断线检测、负载和充电器接入检测。

支持 0V 禁充保护。

支持被动控制均衡。

支持外部 ECTRL 管脚控制放电管。

支持电子锁。

支持 SOC、SOH。

充放电同口。

支持串口通讯。

支持外部按键开启/关闭输出，并且通过 LED 灯指示输出状态。

支持外部按键复位/重启。

开发板尺寸 : 125 * 87 mm。

主控MCU芯片LKS32MC453

该方案内置一颗LKS32MC453 MCU， 集成主频192MHz 32位Cortex-M4F 内核，具有丰富的DSP指令，硬件浮点运算单元。内置高达256kB的Flash存储器，支持加密保护，最大40kB的SRAM。集成了高性能模拟器件、多种I/O端口和丰富的外设。内置12MHz高精度RC时钟和低速32kHz 低速时钟，可外挂12~24MHz外部晶振，内部PLL可提供最高 192MHz 时钟。

产品特性

主频192MHz 32位Cortex-M4F内核

256KB Flash，40KB SRAMB。

包含 3路14Bit SAR ADC，2 Msps采样及转换速率。

包含 2路12bit DAC 数模转换器。

3个通用16位Timer、2个通用32位Timer、1个24bit systick 定时器。

2 个 I2C 接口、2 个 SPI 接口、1路 CAN 接口和 3路 UART 接口

1路独立DMA引擎, 共8个通道, 支持8、16、32bit传输

ADC自检模块，支持开路短路检查

一个CRC模块

图3. MCU原理图

AFE芯片 BM81710H

AFE（电池管理系统模拟前端）芯片，作为实现模拟信号与数字信号的无缝衔接，可以在检测到故障时起到保护系统的作用，确保BMS的安全性。该方案采用晶丰明源BM81710H，是一款高集成高精度锂电池监控及全方位的安全保护芯片，且具有高边NMOS 充放电管驱动控制，适用于10-17 串三元锂或磷酸铁锂等多种电池包应用。

产品特性

支持 10~17 串电池；

输入电压：8.5V~95V；

电池电压采集 ADC：14-bit/16-bitΔΣ ，精度：±5mV@2~4.25V/25℃；

4 路温度检测 ADC：14-bit/16-bitΔΣ ，精度：±1℃@-40℃~85℃；

母线电流采集 ADC：18-bit ΔΣ ，精度：±20μV@±5mV/25℃， ±0.2%@±200mV/25℃， ±0.3%@±200mV/(-40 ℃ ~85℃) ；

带库仑计， 精度：±5%μVh，范围：±291271μVh ；

支持充电、放电的高边 NMOS 管控制；

支持预充电、预放电的高边 PMOS 管控制；

通过 400kHz I2C 总线与 MCU 通讯，CRC-8 校验；

支持过流保护、过压/欠压保护、断线保护、高/低温度保护；

支持断线检测、负载和充电器接入检测；

支持 0V 禁充保护；

支持被动的硬件自主控制均衡和软件控制均衡；

支持外部 ECTRL 管脚控制放电管；

支持电子锁；

耗电参数：130μA @full power mode/25℃，60μA @Normal sleep mode/25℃，10μA @deep sleep mode/25℃ ，1μA @shunt down mode/25℃ ；

工作环境温度：-40~125℃

封装：LQFP-48。

图4. AFE原理图

总结

为应对大功率设备的严苛供电需求，高效能和安全性成为便捷式储能BMS的重要衡量指标。此款48V便捷式储能BMS方案，通过晶丰明源主控MCU和AFE芯片的协同优势，实现了“高效供电”和“安全供电”的双重保障，为户外场景下的电器设备提供持久动力。

晶丰明源

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