硬核开箱：SA63654矽力杰车规12V BMS AFE

 

在新能源电动汽车领域，无论是微混，轻混，增程或者纯电汽车，12V备用锂电池凭借着环保，用户体验，全生命周期成本优势，装机数量快速攀升。

上篇文章（安全优先！矽力杰AFE+MCU为车载12V锂电池保驾护航）着重介绍了SA63654的功能安全架构。这篇文章，我们将给大家带来更为精彩的SA63654差异化亮点，为您量身打造安全耐用最优系统成本的12V解决方案。SA63654凭借着这些亮点，已经斩获海内外多家头部OEM的车型定点。同时矽力杰MCU-SA32B系列MCU flash容量从128KB到2MB，全系列支持功能安全ASIL-B和信息安全，满足不同类型的12V锂电BMS应用场景。

SA63654是立足于12V系统原生设计的产品，差异化设计亮点包括：

优越的高边驱动

灵活的MOS架构

同步的MOS诊断

优异的休眠功耗

业界最小的封装

完备的反向唤醒

 

优越的高边驱动

 

确保系统的可靠性

SA63654采用专利的基于电感的迟滞型Boost电路，相比基于电容的电荷泵电路，优势有：更低的静态功耗:<10uA；更低的输入电源电压:≥4V；更高的栅极驱动电压:12V；更快的闭合/关断速度:<20uS；更快的补能速度:>6mA。同时，该电路具备输出欠压保护功能，且输出欠压保护点远高于市面上功率MOS的VGS(th),因此能避免将功率MOS驱动在线性区域。综上功能优势，SA63654的高边驱动，可有效减少扩展的功率MOS对数。

 

灵活的MOS架构

 

兼容多种MOS架构

12V BMS系统采用功率MOS作为负载供电/电池充电的控制开关。在市面上，功率MOS的驱动架构有：充放电分开控制，共源；充放电同开同断，共源；充放电分开控制，共漏。SA63654能够完全兼容上述三种驱动架构。同时即使在充放电分开控制的架构中，也可以实现单一方向的过流事件时控制充放电功率MOS同时断开。三种驱动架构如下所示。

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同步的MOS诊断

 

消除诊断误判风险

12V锂电池系统，高边MOS负责连接电池(B+)和负载(P+)，它对系统安全至关重要。业界现有诊断方案，如下右图，采用外置电阻分压方式异步检测MOS两端电压。这种方案无法同时刻采集MOS两端差分电压，且外部电阻网络引入额外功耗、误差和器件失效概率。

SA63654采用创新的差分架构，一路采集P+端与B+端的压差即MOSFET的压降；一路采集SRC端与P+端的压降即充电管的压降。SA63654的差分采样结构，不仅消除了单端采样带来的功耗问题和同步性问题，直接保证了精度；而且消除了两路单端异步采样带来的诊断误判风险；还可以节约MCU资源，降低MCU负荷。

*业界现有诊断方案

*矽力杰诊断方案

 

优异的休眠功耗

 

消除中途补电次数

SA63654在Sleep Idle模式下仅消耗40uA的电流；在Sleep Idle情况下，若开启1S周期性唤醒功能，则等效功耗为4.5mAx(8mS/1S)=36uA，其中 4.5mA为Active模式下工作电流，8mS为周期性唤醒后持续工作的时间。因此在1S周期性唤醒周期下的静态功耗为40+36=76uA，远小于市场竞品的静态功耗(>100uA)。

 

 

业界最小的封装

 

优化PCB布局和MOS散热

12V锂电池包容量有逐步减小的趋势，对应的PCB板空间也越来越小。SA63654采用40 pins的QFN封装，大小仅为5mm x 5mm，比市面竞品小一半；同时该封装带侧面爬锡，可提高焊接的可靠性和便利可视焊接检查。

 

完备的反向唤醒

 

避免电池过充/过放

为降低系统功耗，系统进入休眠时会将MCU下电，则AFE担负起监控功能。SA63654除具备常规的过压欠压/过温欠温/过流监控外，还具备了低电量告警功能、负载小电流变化唤醒和搭电唤醒。在AFE检测到故障后，通过WAKE引脚输出高电平去唤醒SBC；或者通过/FLT引脚输出低电平去唤醒MCU(若MCU没有下电)。因此SA63654具备了完善的休眠监控和休眠唤醒功能。

*系统应用框图