NXP MC33775A：14 节电池单元控制器 IC 的卓越之选

在汽车和工业应用中，电池管理系统的性能直接影响着整个系统的稳定性和可靠性。NXP 的 MC33775A 是一款专门为汽车应用设计的锂离子电池单元控制器 IC，同时也适用于工业应用。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

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一、产品概述

（一）通用描述

MC33775A 专为汽车应用而设计，如混合动力电动汽车（HEV）和电动汽车（EV），当然也能用于工业领域，像储能系统（ESS）和不间断电源（UPS）系统。它能够高精度测量电池单元的差分电压和温度，还具备一系列被动电池单元电压平衡功能，可使电池组中各个电池单元的电压达到均衡。此外，该器件提供串行外设接口（SPI）和隔离式菊花链接口，方便与主机 MCU 进行通信，不仅提高了安全等级，还降低了物料清单成本。

（二）特性与优势

1. 宽温度范围与安全标准支持
   • AEC - Q100 1 级认证，可在 - 40°C 至 + 125°C 的环境温度范围内稳定工作。
   • 支持 ISO 26262 ASIL D 标准，用于电池单元电压、模块电压和温度测量，为系统安全提供了有力保障。
2. 精准的测量功能
   • 电池单元电压测量：每个器件可测量 4 到 14 个电池单元，支持 ±5V 输入电压的母线，具备 16 位分辨率和 ±1mV 的典型测量精度，长期漂移极低，电池单元电压测量同步性达 120µs，还集成了可配置数字滤波器。
   • 外部温度和辅助电压测量：拥有 8 个模拟输入，输入范围为 5V，可配置为绝对或比率测量，16 位分辨率和 ±5mV 的典型测量精度，同样集成可配置数字滤波器。
   • 模块电压测量：输入范围为 9.6V 到 65V，16 位分辨率和 0.3% 的测量精度，集成可配置数字滤波器。
   • 内部测量：包含两个冗余内部温度传感器，可测量电源电压和外部晶体管电流。
3. 高效的电池单元电压平衡功能
   • 具备 14 个内部平衡场效应晶体管（FET），每通道最大电流可达 300mA，可实现所有通道的同时被动平衡。
   • 拥有全局平衡超时定时器，支持定时器控制平衡（单个定时器分辨率为 10s，最长持续时间达 45h）、电压控制平衡（有两个阈值可停止受影响的电池单元或停止所有平衡）、温度控制平衡（当平衡电阻过热时，平衡将中断）、脉冲宽度调制（PWM）控制平衡，测量期间平衡自动暂停，还有全局预平衡延迟和电池组自动放电（紧急放电）功能。
4. 丰富的接口与功能
   • I2C 总线主接口可控制外部设备，如 EEPROM 和安全 IC。
   • 可配置报警输出，能及时反馈异常情况。
   • 支持循环唤醒功能，可在睡眠和平衡期间监控电池组。
   • 主机接口支持 SPI 或变压器物理层 3（TPL3），TPL3 接口数据速率为 2Mbit，SPI 数据速率为 4Mbit。TPL3 通信支持两线菊花链，具备电容和电感隔离，协议支持最多六个菊花链，每个链最多 62 个节点。
   • 拥有唯一的设备 ID，方便识别和管理。
5. 多种工作模式：提供主动模式、睡眠模式、循环模式和深度睡眠模式，可根据实际需求灵活选择，降低功耗。

二、订购信息

（一）产品型号与封装

MC33775ATA1AE 采用 LQFP64 封装，这是一种塑料、热增强型薄型四方扁平封装，有 64 个引脚，引脚间距为 0.50mm，尺寸为 10 x 10 x 1.4mm，版本为 SOT1510 - 2。

（二）订购选项

目前 MC33775ATA1AE 提供 TPL 接口版本，SPI 接口版本暂未提供。

三、模块框图

该图展示了 MC33775A 的总体架构，有助于工程师更好地理解其内部结构和工作原理。

四、极限值

（一）电气特性极限值

文档中详细列出了各项电气参数的极限值，如电池电源电压（VBAT）范围为 - 0.3V 到 + 75V，模块电压测量输入（Vmodule）范围同样为 - 0.3V 到 + 75V 等。这些极限值是在绝对最大额定系统（IEC 60134）下规定的，超过这些值可能会对器件造成永久性损坏。

（二）温度与 ESD 极限值

温度方面，结温（Tj）范围为 - 40°C 到 + 165°C，存储温度（Tstg）范围为 - 55°C 到 + 150°C，峰值回流温度（Trellowpeak）为 260°C（引脚焊接温度限制最长持续时间为 10s，不适合浸焊）。ESD 方面，不同引脚的静电放电电压极限值有所不同，如人体模型（HBM）下部分引脚的静电放电电压范围为 - 2kV 到 + 2kV 等。

五、修订历史

文档记录了该产品短数据手册的修订历史，从 2022 年 2 月 4 日的初步短数据手册（MC33775A SDS v.1）到 2023 年 7 月 17 日的产品短数据手册（MC33775A SDS v.2.1），其中 2023 年 7 月 17 日的版本对表 1 和表 2 进行了更改。

六、法律信息

（一）数据手册状态

文档介绍了不同状态的数据手册含义，如目标 [短] 数据手册对应产品开发阶段，初步 [短] 数据手册对应产品资格认证阶段，产品 [短] 数据手册对应产品生产阶段。

（二）定义说明

对应用、草案、短数据手册、产品规格、极限值等术语进行了明确的定义，提醒用户在使用产品时需注意的事项，如客户需自行测试产品是否适合自身应用，NXP 不承担因客户应用或产品问题导致的责任等。

（三）免责声明

NXP 声明文档信息虽准确可靠，但不承担因使用该信息产生后果的责任，产品销售遵循商业销售通用条款和条件，不承担间接、附带、惩罚性等损害赔偿责任，不构成销售或许可要约，有权随时更改文档信息，产品可能受出口管制等。

（四）许可证与商标

购买符合 NFC 标准的 NXP IC 不意味着获得相关专利的隐含许可，文档中提及的所有品牌、产品名称等商标归各自所有者所有，NXP 的文字标志和标识是 NXP B.V. 的商标。

总的来说，NXP 的 MC33775A 是一款功能强大、性能卓越的电池单元控制器 IC，在汽车和工业电池管理系统中具有很大的应用潜力。电子工程师在设计相关系统时，可以充分考虑其特性和优势，结合实际需求进行合理选型和应用。大家在使用这款产品的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。