我們持續(xù)為您探討目前火紅的電池管理系統(tǒng)(BMS)?part(2)?，進一步介紹電池異常狀況和其保護機制，以及笙泉科技的MCU系列方案。

常見的電池異常狀況

1.????過充電

鋰電池充電時，電池電壓超過上限電壓值時，會引起內(nèi)部正極活性物質發(fā)生不可逆變化，晶格結構破壞往負極生長樹狀結晶產(chǎn)生膨脹，正負極短路放出大量熱與氣體，進而爆炸與燃燒。

1. 2.????過放電

鋰電池放電時，電池電壓低于下限電壓值時，內(nèi)部電極活性物質損傷塌陷結構，離子失去反應能力其損壞為不可逆的，進而造成電池老化與縮短使用壽命。

1. 3.????過電流/短路

電池內(nèi)部會存在微小的內(nèi)阻，當電流過大或短路時，電流流經(jīng)內(nèi)阻會造成功率瞬間增大，進而發(fā)熱讓電池溫度會急遽暴增，當溫度超過允許值，容易讓電池加速劣化。

1. 4.????溫度：

多數(shù)鋰電池的工作溫度為0°C ~ 50°C，極限工作溫度為 -10°C ~ 60°C，但使用不同正極材料的鋰電池也有著不同的工作溫度，在過高或過低的工作溫度，會導致內(nèi)部結構穩(wěn)定性變差，出現(xiàn)電容量降低的情況發(fā)生。

電池管理系統(tǒng)之保護機制

鋰電池因能量密度高，近年來成為便攜式電池的能源主流，但因其特性特殊必須搭配電池管理系統(tǒng)(BMS)，以確保使用上的壽命與安全性。若電池過充電、過放電、過電流/短路、溫度異常等狀況，必須進行保護，BMS控制關閉或斷開其充電或放電回路，為最有效的保護機制。

因回路為同一條路徑，通常保護機制會有兩種方式，一種是低壓端的Low-side，另一種為高壓端的High-side，若應用NMOS(N-type?MOSFET)?在高壓端的High-side，則另需使用Charge Pump (充電泵)電路，因零件成本與應用上考慮，可選擇不同的保護機制。

笙泉科技 32-Bit MCU應用于BMS

MG32F02A?系列以ARM Cortex-M0為內(nèi)核，具有多個腳位去控制外部Gate Driver電路，驅動外置MOS保護開關，達成Low-side或High-side的保護機制。在過電流/短路檢測中，為了能實時反應進行保護，內(nèi)建2組ACMP (比較器)功能，MCU F/W (固件)可透過中斷方式實時啟動保護機制，關斷其對應的回路，且ACMP在低響應時間時工作電流只有2?μA。

而MG32F02A?系列不需要外掛分壓電阻來達成閾值設置，內(nèi)建1組12-bit DAC功能，可藉由內(nèi)部MUX(多路復用器)直接切換到比較器輸入腳位當閾值使用，省去外部的分壓電阻耗電及零件成本，且DAC工作電流只有1.25 μA，內(nèi)建ACMP與DAC搭配使用來達成過電流/短路檢測，ACMP輸入腳位其一端接上電流路徑的Rsense (電流檢測電阻)，電阻流經(jīng)過電流就會產(chǎn)生電壓值，另一端則設置DAC閾值進行電壓比較，再透過固件中斷方式啟動保護機制，因功耗關系可以長時間同時開啟兩個功能，預防不可預期的電池異常狀況發(fā)生，非常適合低功耗的BMS應用。

MG32F02A 系列特色

MG32F02A064?/?MG32F02A128?系列具備 64 KB / 128 KB Flash ROM的32-Bit Cortex-M0 核心微控制器，內(nèi)建8 KB / 16 KB Data RAM，工作電壓范圍1.8V 至 5.5V，工作溫度范圍 -40°C ~ 105°C，有1組12-bit DAC通道并能輸出腳位當參考電壓使用，內(nèi)建2組比較器供應給過電流/短路使用，具備48/64/80腳位數(shù)的LQFP封裝，可控制外部驅動MOSFET開關，提供多種腳位封裝可涵蓋多種不同應用場景。

MG32F02A 系列規(guī)格

*1支持仿真器;

*2支持?SPI?主端;

*3和Flash ROM?區(qū)共同空間;

*4CCP: (捕獲/比較/PWM)模塊;

*5高級UART模塊x3:支持SPI主機/從機(UART 0/1/2模塊)?

? 基礎UART模塊x4:支持標準UART模式(UART 4/5/7模塊)

*6高級SPI模塊x1:支持SPI/QPI/OPI(SPI 0模塊)?

? 基礎SPI模塊x3:支持標準SPI模式(可配置UART 0/1/2模塊)