矽力杰新一代12V锂电功能安全AFE SA63654

在新能源电动汽车领域，随着电动汽车向智能化方向发展以及锂电池技术趋于成熟，成本逐步降低，12V车载电池锂电替换铅酸已迎来拐点。与12V锂电池相对应，对电池管理系统BMS和模拟前端AFE的需求也孕育而生。矽力杰新一代12V模拟前端SA63654，提供12V锂电运行模式功能安全QM至ASIL D平台以及休眠模式功能安全ASIL B平台的解决方案。

SA63654

强芯赋能 智驭全局

01

全诊断覆盖的电芯电压采集

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在电压采样方面，SA63654提供主辅测量通道(Cn通道与Bn通道)以实现“Limp Home”模式。与市面12V AFE竞品对比，SA63654最大程度实现主辅通道的冗余，如主副通道的模拟切换开关冗余以及主副通道的电平转换冗余。后端的低压模拟开关与Hybrid型电压ADC则通过片上SD型电流ADC实现交叉验证，不仅巧妙地解决了共因问题，而且消除了同构ADC的问题。芯片在满足功能安全的同时，该架构可以有效地降低芯片的功耗，提高芯片的EMC性能。

* 矽力杰专有电压测量架构

*业界电压测量架构

02

独立冗余的电池包电流采集

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在电流采集方面，SA63654既可以支持低成本的电流采集通道冗余-电压ADC与电流ADC独立采集shunt的差分电压，也可以支持电流采集通道的完全冗余-扩展两个模拟通道来采集另一路shunt的差分电压。与市面12V AFE竞品对比，SA63654实现了电流采集的真正冗余，为实现电流采样的安全目标提供有力保障。

扩展两个模拟通道来采集另一路shunt的方式，还可以运用于多正极柱的应用场景。

* 矽力杰专有电流测量架构

* 业界电流测量架构

03

独立冗余的电池包过流保护

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在过流保护方面，SA63654提供硬件过流保护和软件过流保护，两者形成冗余。过流保护方向均为双向(充电过流和放电过流)且阈值可编程。与市面12V AFE竞品对比，SA63654提供了额外的硬件过流保护电路。竞品的过流保护一般都是基于ADC电流采样，SA63654的硬件方式可以有效地降低系统休眠功耗和休眠状态下过流响应时间。并且，SA63654的软件过流保护可以与硬件过流保护形成冗余。

* 矽力杰专有OCP架构

* 业界OCP架构

*SA63654在不同模式下的过流保护功能

SA63654

新一代模拟前端解决方案

SA63654

车规级4S BMS AFE

◆ 工作电压范围: 4V~28V

◆ 3种工作模式: 关机/睡眠(循环唤醒)/活动

◆ 4个通道用于电池单元电压测量

♢ ±5mV精度 (0.2V~5V, -40°C~125°C)

◆ 1个通道用于BAT电压测量

♢ ±50mV精度 (6V~22V, -40°C~125°C)

◆ 2个用于MOSFET诊断的通道

♢ ±5mV精度 (-1V~4.5V, -40°C~125°C)

◆ 7个温度测量通道

♢ 比率测量精度±0.1% (0V VTREF, -20°C~65°C)

♢ 比率测量精度±0.2% (0V~VTREF, -40°C~125°C)

◆ 芯片温度测量

♢ ±7oC精度（-40oC~125oC）

◆ 1个通道用于低端电流测量

♢ 输入电压范围: ±150mV

♢ 增益误差: ±0.1%(-40°C~125°C)

♢ 失调漂移: ±1uV(-40°C~125°C)

♢ 内置库仑计数器, 在ACTIVE和SLEEP模式下均可用

♢ 内置硬件过流保护, 用于充电和放电

◆ 集成用于电池平衡的NFET, 每通道高达200mA, 奇偶切换

◆ 后台持续监测过流情况, 一旦检测到OC事件, 立即禁用预驱动器

◆ 在睡眠模式下周期性唤醒, 以监测过压(OV)/欠压(UV)/过温(OT)/欠温(UT)/库仑计数器(CC)/负载变化/应急启动, 并在检测到故障时向SBC输出唤醒信号, 向MCU输出/FLT信号

◆ 内置预驱动器, 用于驱动背靠背MOSFET

◆ 在ACTIVE模式下与ASIL-D功能安全兼容

◆ 40-pin 5x5可焊侧翼QFN封装