蚂蚁兴能锂电池保护板：主动均衡，智能护航

　　【哔哥哔特导读】拆解蚂蚁兴能锂电池保护板，揭晓元器件的使用秘密。

　　众所周知，锂电池保护板主要是由电子电路组成，可在-40℃至85℃的环境下时刻准确地见识电芯的电压和充放回路的电流，及时控制电流回路的通断。锂电池保护板所具有的过充、过放、过流、反接保护四大功能，主要保护锂电池的使用安全。可以说，锂电池保护板是电池组中不可或缺的一部分。

　　本期《拆解》栏目选用的拆解产品是蚂蚁兴能16串80A锂电池保护板。蚂蚁兴能起源于2014年，主打低压锂电池BMS产品，主要在24串以下应用。至今为止，蚂蚁兴能线上智能BMS销量第一。通过拆解该保护板，了解元器件的使用，同时一起探秘蚂蚁兴能的核心技术。

　　蚂蚁兴能保护板专用排线(左)及锂电池保护板(右)

　　主要来看一下锂电池保护板正方两面的整体外观。

　　蚂蚁兴能保护板正面

　　该锂电池保护板支持三元锂、磷酸铁锂、钛酸锂电池7-16串使用，带遥控、通讯和蓝牙功能。

　　规格：16ZMA-TB-7-16S-80A(峰值150A)

　　蚂蚁兴能保护板反面

　　反面贴着“测试通过”标签。

　　该锂电池保护板的整个拆解过程非常简单。只需用螺丝刀依次拧出正反两面四角边缘的小螺丝，使两块铝合板与中间的PCB板分离。

　　以下是两块铝合板与中间的PCB板分离后的样子。

　　以上全部拆解完毕。

　　下面是锂电池保护板拆解后的PCB板正反两面。

　　接下来，主要看PCB板上使用的核心元器件及其特性。

　　元器件1：

　　型号：MM32L073

　　该锂电池保护板主控芯片采用的是灵动微电子的MM32L073产品。它使用的是高性能的 ARM? CortexTM-M0 为内核的 32 位微控制器，最高工作频率可达48MHz，内置高速存储器，丰富的增强型 I/O 端口和外设连接到外部总线。MM32L073产品包含 1个 12 位的 ADC、2 个比较器、1 个 16 位通用定时器、1 个 32 位通用定时器、3 个 16 位基本定时器、1 个 16 位高级定时器，同时还包含标准的通信接口：1 个 I2C 接口、2 个 SPI 接口、1 个 USB 接口、1 个 CAN 接口和 2 个 UART 接口。

　　本产品系列工作电压为 2.0V ～ 5.5V，工作温度范围包含-40?C ～ +85?C 常规型和-40?C～ +105?C 扩展型。

　　应用场合：

　　? 电机驱动和应用控制

　　? 医疗和手持设备

　　? PC 游戏外设和 GPS 平台

　　? 工业应用：可编程控制器(PLC)、变频器、打印机和扫描仪

　　? 警报系统、视频对讲和暖气通风空调系统等

　　具体产品介绍可参考：

　　元器件2：

　　型号：SH367309

　　SH367309是中颖电子的一款锂电池BMS用数字前端芯片，内置VADC，用于采集电芯电压、温度以及电流;内置CADC采集电流，用于统计Pack剩余容量;内置EEPROM，用于保存保护阈值及延时等可调参数;内置TWI通讯接口，用于操作相关寄存器及EEPROM。

　　SH367309工作在保护模式下，可独立保护锂电池Pack;在采集模式下，可配合MCU管理锂电池Pack，同时使能所有保护功能;适用于总电压不超过70V的锂电池Pack。

　　特点：

　　? 硬件保护功能

　　? 内置平衡开关

　　? 禁止低压电芯充电功能

　　? 小电流检测功能

　　? 支持乱序上下电

　　? 内置看门狗模块

　　? 模式设计

　　? 13-bit VADC用于采集电压/温度/电流

　　? 16-bit ?- ?CADC用于采集电流

　　? 内置EEPROM

　　? 稳压电源

　　? MOSFET驱动：电池组负端NMOS驱动

　　? CTL管脚：优先控制充放电MOSFET关闭

　　? TWI通讯接口：支持CRC8校验

　　? 低功耗设计

　　? TQFP48封装

　　具体产品介绍可参考：

　　元器件3：

　　型号：CRSS042N10N

　　这款100V的N-MOSFET器件来自于华润微。该保护板上正反两面共使用了16个相同的N-MOSFET器件。

　　特点：

　　? 使用CRM(CQ)和先进的SkyMOS1技术

　　? 极低导通电阻RDS(on)

　　? 优秀的QgxRDS(on)产品(FOM)

　　? 根据JEDEC标准合格

　　应用：

　　? 电机控制和驱动

　　? 电池管理

　　? UPS(不间断电源)

　　其他产品资料可参考：

　　元器件4：

　　型号：SVT10111ND

　　SVT10111ND N沟道增强型功率 MOS 场效应晶体管采用士兰LVMOS工艺技术制造。该产品可广泛应用于不间断电源及逆变器系统的电源管理领域。

　　特点：

　　? 14A，100V，RDS(on)(典型值)=85mΩ@VGS=10V

　　? 低栅极电荷量

　　? 低反向传输电容

　　? 开关速度快

　　? 提升了 dv/dt 能力

　　其它产品资料可参考：

　　元器件5：

　　型号：CT357B1

　　台湾兆龙CT357B1系列通用光耦由一个光电晶体管组成。该光电晶体管在4引线微型扁平封装中与砷化镓红外发射二极管光学耦合，是一款直流输入4引脚微型平板光电晶体管光耦。

　　特点：

　　? 高隔离度3750 VRMS

　　? 可选择多个CTR

　　? 带晶体管输出的直流输入

　　? 爬电距离≥5毫米

　　? 工作温度范围-55°C至110°C

　　? 绿色包装

　　? 监管批准

　　应用：DC-DC转换器、可编程控制器、电信设备、需要高密度安装的混合基板

　　具体产品资料可参考：

　　半导体器件应用网总结：

　　通过拆解后看到的元器件使用情况，我们了解到，该锂电池保护板主控芯片采用的灵动微电子高性能的 ARM? CortexTM-M0 为内核的 32 位微控制器，具有丰富的外设配置和功能属性，兼具智能、安全和稳定性能;同时采用中颖电子的5-16串锂电池BMS前端芯片，以提供过充电保护、过放电保护、温度保护、充放电过流保护、短路保护、二次过充电保护等，其集成平衡开关还可提高电芯一致性。

　　低功耗方面，这两款核心器件均满足多种省电工作模式保证低功耗应用的要求，使锂电池保护板无电流时可直接进入低功耗模式。两者结合，在保证锂电池保护板的性能和功能的同时，更有利于电池安全管理。

　　另外，士兰微14A、100V N沟道增强型场效应管采用先进的工艺及元胞结构，使得该产品具有较低的导通电阻、优越的开关性能及很高的雪崩击穿耐量。同时搭载16颗华润微的N-MOSFET器件，该锂电池保护板的导通电阻更低，MOS管驱动和电池管理能力更胜一筹。

　　整体来说，除却基本的保护功能，该锂电池保护板还拥有智能故障检测、蓝牙无线传输、继电器和MOS管混合驱动以及低功耗特性，可为电池安全保驾护航。此外，该锂电池保护板可持续80A，峰值可达150A，支持降串使用(7-16串)，对于低速车、低压储能、电动摩托车等锂电领域非常适用。

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