笙泉M0系列MCU应用于电池管理系统(2): MG32F02A系列为您实现BMS保护机制!

笙泉M0系列MCU应用于电池管理系统(2):

电池异常频发生?

笙泉MG32F02A系列为您实现电池管理系统(BMS)保护机制 !

< 接续2023/4/7前文: 笙泉M0系列MCU应用于电池管理系统(BMS) >;

我们持续为您探讨目前火红的电池管理系统(BMS) part(2) ，进一步介绍电池异常状况和其保护机制，以及笙泉科技的MCU系列方案。

常见的电池异常状况

1.过充电 [锂电池充电时，电池电压超过上限电压值时，会引起内部正极活性物质发生不可逆变化，晶格结构破坏往负极生长树状结晶产生膨胀，正负极短路放出大量热与气体，进而爆炸与燃烧。

2.过放电

锂电池放电时，电池电压低于下限电压值时，内部电极活性物质损伤塌陷结构，离子失去反应能力其损坏为不可逆的，进而造成电池老化与缩短使用寿命。

3.过电流 / 短路

电池内部会存在微小的内阻，当电流过大或短路时，电流流经内阻会造成功率瞬间增大，进而发热让电池温度会急遽暴增，当温度超过允许值，容易让电池加速劣化。

4.温度 ：

多数锂电池的工作温度为0°C ~ 50°C，极限工作温度为 -10°C ~ 60°C，但使用不同正极材料的锂电池也有着不同的工作温度，在过高或过低的工作温度，会导致内部结构稳定性变差，出现电容量降低的情况发生。

电池管理系统之保护机制

锂电池因能量密度高，近年来成为便携式电池的能源主流，但因其特性特殊必须搭配电池管理系统(BMS)，以确保使用上的寿命与安全性。若电池过充电、过放电、过电流/短路、温度异常等状况，必须进行保护，BMS控制关闭或断开其充电或放电回路，为最有效的保护机制。

因回路为同一条路径，通常保护机制会有两种方式，一种是低压端的Low-side，另一种为高压端的High-side，若应用NMOS(N-type MOSFET) 在高压端的High-side，则另需使用Charge Pump (充电泵)电路，因零件成本与应用上考虑，可选择不同的保护机制。

笙泉科技 32-Bit MCU应用于BMS

MG32F02A 系列以ARM Cortex-M0为内核，具有多个脚位去控制外部Gate Driver电路，驱动外置MOS保护开关，达成Low-side或High-side的保护机制。在过电流/短路检测中，为了能实时反应进行保护，内建2组ACMP (比较器)功能，MCU F/W (固件)可透过中断方式实时启动保护机制，关断其对应的回路，且ACMP在低响应时间时工作电流只有2 µA。

而MG32F02A 系列不需要外挂分压电阻来达成阈值设置，内建1组12-bit DAC功能，可藉由内部MUX(多路复用器)直接切换到比较器输入脚位当阈值使用，省去外部的分压电阻耗电及零件成本，且DAC工作电流只有1.25 µA，内建ACMP与DAC搭配使用来达成过电流/短路检测，ACMP输入脚位其一端接上电流路径的Rsense (电流检测电阻)，电阻流经过电流就会产生电压值，另一端则设置DAC阈值进行电压比较，再透过固件中断方式启动保护机制，因功耗关系可以长时间同时开启两个功能，预防不可预期的电池异常状况发生，非常适合低功耗的BMS应用。

MG32F02A 系列特色

MG32F02A064 / MG32F02A128 系列具备 64 KB / 128 KB Flash ROM的32-Bit Cortex-M0 核心微控制器，内建8 KB / 16 KB Data RAM，工作电压范围1.8V 至 5.5V，工作温度范围 -40°C ~ 105°C，有1组12-bit DAC通道并能输出脚位当参考电压使用，内建2组比较器供应给过电流/短路使用，具备48/64/80脚位数的LQFP封装，可控制外部驱动MOSFET开关，提供多种脚位封装可涵盖多种不同应用场景。

MG32F02A 系列规格

*1支持仿真器;

*2支持 SPI 主端;

*3和Flash ROM 区共同空间;

*4CCP: (捕获/比较/PWM)模块;

*5高级UART模块x3:支持SPI主机/从机(UART 0/1/2模块)

基础UART模块x4:支持标准UART模式(UART 4/5/7模块)

*6高级SPI模块x1:支持SPI/QPI/OPI(SPI 0模块)

基础SPI模块x3:支持标准SPI模式(可配置UART 0/1/2模块)