主流AFE+MCU架构设计，达锂16串BMS模块解析
前言
锂电池以其高放电能力和高能量密度的优势，被广泛的应用到电动两轮车和电动三轮车上，提供更强的动力和更长的续航。锂电池在使用中需要时刻监控电压和温度，避免电池过放和过热，来确保安全使用。
充电头网拿到了DALY达锂推出的一款16串BMS模块，这款BMS支持60A充放电，内部采用AFE+MCU架构，具备电池均衡功能，并且设有UART接口，CAN接口和RS485接口，支持连接蓝牙或者显示屏进行信息显示。还可通过CAN和RS485接口连接上位机查看设置参数。
这款BMS模块采用铝合金板组装作为外壳，为内部功率管散热，在侧面设有插座，用于连接电池组和外部设备，可连接四个热敏电阻用于检测电池不同位置的温度。下面就带来达锂这款16串BMS的解析，一起来看看内部的方案信息。
DALY达锂16串BMS外观
达锂16串BMS由BMS模块搭配蓝牙模组。
蓝牙模组连接有延长线。
蓝牙模块印有DALY达锂品牌以及产品序列号。
BMS模块焊接负极连接导线和NTC热敏电阻，采用橙色铝合金盖板。
NTC热敏电阻连接到BMS模块侧面的接口。
BMS模块正面一览，左侧连接器用于连接电池组电压采样线，NTC-A和NTC-B接口用于连接热敏电阻，下方设有UART接口，CAN，485接口，上方设有按键接口和开入开出接口。
BMS模块为三元锂电池应用，支持16串电池，为同口设计，充放电电流均为60A。
在两片铝合金盖板中间为PCB，硅胶线直接焊接连接。
电池组单体电压采样线接口特写。
在BMS模块背面设有固定螺丝。
十字固定螺丝特写。
PCBA模块通过铝合金盖板夹紧固定。
在铝合金盖板和PCBA模块之间设有通信接口。
使用游标卡尺测得BMS模块长度约为72.5mm。
BMS模块长度约为45.2mm。
BMS模块厚度约为14mm。
测得BMS模块重量约为91.5g。
蓝牙模组搭配延长线的重量约为54.5g。
DALY达锂16串BMS拆解
拧下BMS模块背面的四颗固定螺丝，拆下铝合金盖板，取出内部PCBA模块。
铝合金盖板内部对应MOS管和取样电阻的位置粘贴导热垫。
PCBA模块正面一览，左侧为连接电池单体电压采样线的插座和均衡电阻，左上方焊接降压芯片，存储器，下方焊接电池保护芯片，右侧焊接主控MCU，下方焊接光耦和隔离通信芯片，右侧焊接电池保护管，电流取样电阻和TVS二极管。
PCBA模块背面左侧焊接电池保护管和铜条，稳压芯片，右侧为电池均衡MOS管。
用于CAN总线的隔离收发器来自CHIPANALOG川土微，型号CA-IS3050G，符合ISO 11898-2物理层标准，提供5kVRMS隔离耐压，总线引脚具备故障保护，数据速率高达1Mbps，具备超低延迟，支持2.5-5.5V逻辑侧供电范围，支持-40~125℃工作温度，采用SOIC8-WB封装。
川土微 CA-IS3050G 资料信息。
RS-485通信芯片来自CHIPANALOG川土微，型号CA-IS2092A，为隔离式半双工RS-485收发器，芯片内部集成隔离DC-DC转换器，无需外部隔离电源。该产品提供较高的电气隔离并具有优异的性能，以满足工业应用的需求。
器件内部的逻辑输入与输出缓冲器之间通过二氧化硅绝缘栅隔离，能够承受高达2.5kVRMS（1分钟）的隔离电压以及±150kV/μs 的典型CMTI。绝缘栅阻断了逻辑侧与总线侧的地环路，有助于降低端口间地电势差较高的噪声，确保数据的正确传输。
CA-IS2092A产品用于支持多节点数据通信，总线侧引脚具有±8kV HBM ESD保护。接收器输入阻抗为1/8单位负载，允许同一总线上挂接256个收发器。
CA-IS2092A为半双工收发器，可通过器件的接收使能与发送使能引脚控制收发状态，支持最高0.5Mbps的通信速率。
CA-IS2092A采用LGA16封装，封装尺寸5.2x4.65mm。
CA-IS2092A将逻辑侧DC-DC供电和RS-485收发器供电分开便于逻辑侧与低压控制电路的信号交瓦。
电池保护芯片来自SINOWEALTH中颖，型号SH367309，支持5-16串锂电池和磷酸铁锂电池应用，芯片具备过充，过放，温度保护，充放电过流保护，短路保护，内部集成均衡功能，采用TQFP48封装。
电池保护管来自快捷芯，型号KJ011N10T，NMOS，耐压100V，导阻1mΩ，采用TOLL-8L封装，使用三颗并联。
在另一面设有三颗型号相同的MOS管，用于控制电池组通路。
五颗1mΩ取样电阻并联，用于检测电池组电流。
双向TVS二极管来自Liown里阳半导体，型号5.0SMDJ90CA，用于吸收浪涌电压。
另一颗TVS二极管型号相同。
BMS内置MCU来自Geehy极海半导体，型号APM32F103RBT6，芯片内置ARM Cortex-M3内核，主频为96MHz，支持FPU指令。芯片内置128KB FLASH和36KB SRAM，内置DAC和ADC，并具备UART，I2C，SPI，USB，CAN以及SDIO接口，采用LQFP64封装。
8.000MHz无源时钟晶振特写。
MCU外置存储器来自上海贝岭，型号BL24C512A，容量为64KB，用于存储参数和配置信息。
降压芯片来自OCX欧创芯，型号OC2006，是一颗支持120V输入电压的降压转换器，芯片内部集成开关管，支持1.5A输出电流，内部集成过热保护，输出短路保护，采用ESOP8封装。
47μH合金电感用于降压。
两颗SS34肖特基二极管用于续流。
绿色LED工作指示灯特写。
连接电池单体电压采集线的连接器特写。
侧面的接线端子特写。
全部拆解一览，来张全家福。
充电头网总结
DALY达锂这款16串BMS支持蓝牙连接，配有蓝牙模组。并具备UART接口，CAN接口和RS485接口，便于连接手机APP，屏幕组件和上位机软件，进行信息读取和参数配置，性能十分强大。保护板支持60A电流，支持电池均衡功能，满足主流用户需求。
通过解析发现，达锂这款BMS采用主流的AFE+MCU架构，使用中颖SH367309电池保护芯片搭配极海APM32F103RBT6 MCU，其中CAN总线接口和RS485接口均使用了川土微的隔离通信芯片。
CAN总线接口采用CA-IS3050G，RS485接口采用CA-IS2092A，两款芯片均具备高隔离能力，满足多项安全认证。其中CA-IS2092A还集成隔离电源，该集成隔离电源可以提供0.5W的输出功率，除了为自身的RS485接口供电外还可以为CA-IS3050G的CAN通讯供电，整个方案无需外置隔离电源模块，大大减小体积，满足空间要求苛刻的场合使用。
为什么现在锂电池中都开始采用AFE芯片进行电池管理？原因在这里
前言
新能源技术在快速发展，而电池作为能量存储和转换的关键组件，在电动汽车（EV）、移动设备、储能系统等多个领域发挥着至关重要的作用。目前最广泛使用的电池就是锂电池，因其高能量密度、长循环寿命和低自放电率等优点，成为目前最主流的电池。
针对电池带来的安全隐患，通常采用电池管理系统（BMS）对电池以及电池组进行监测和保护。它通过精确控制电池的充放电过程，实时监测电池的电压、电流、温度等关键参数，以及估算电池的荷电状态和健康状态，同时采取相应的保护措施，如切断电池供电或发出警报。这些保护措施可以有效降低电池组的故障风险，并确保电池组的安全运行。
目前锂电池管理系统BMS开始普遍使用AFE（模拟前端）+MCU来实现更先进管理系统，AFE负责将电池的电压、电流和温度等模拟信号转换为数字信号，供微控制器或处理器进行进一步处理。AFE还可通过集成多种功能，提供对电池组的监测、优化和保护，适配更多场景的应用，并确保电池组的安全运行和最大化使用寿命。
AFE芯片
具体型号配置信息如上表所示，接下来通过其中几款芯片型号来介绍该系列芯片的优势。
以下排名不分先后，按企业英文首字母顺序排序。
INJOINIC英集芯
英集芯IP3281
IP3281 是一款低功耗电池组保护器，用于10~16 节串联锂离子/聚合物可充电电池的初级保护的解决方案。该产品集成了聚合物可充电电池安全运行所需的一整套的电压、电流和温度所有检测和保护。保护阈值和延时均为出厂编程设定，有多种配置可供选用，采用TSSOP30封装。
JoulWatt杰华特
杰华特JW33708
JW33708是一款多电池堆的监测和保护芯片，芯片耐压60V，支持4-8串电池应用，可为每个电池提供被动均衡功能，支持最多3个连续电池同时放电。JW33708可用于电池电压和温度感知的14位ADC，电压精度达10mV，以及用于充放电电流感知的16位ADC，电流精度达75μV。
多个JW33708可以串联使用，可通过SPI接口与外部控制单元通信，集成了预充电和预放电驱动器，支持睡眠模式，电流较小时可实现高效率低功耗，采用NMOS驱动，并具有多种保护机制，采用TSSOP38封装。
杰华特JW3370
JW3370是一款多电池堆的监测和保护芯片，芯片耐压60V，支持4-10串电池应用，可为每个电池提供被动均衡功能，支持最多3个连续电池同时放电。JW3370可用于电池电压和温度感知的14位ADC，电压精度达10mV，以及用于充放电电流感知的16位ADC，电流精度达75μV。
多个JW3370可以串联使用，可通过SPI接口与外部控制单元通信，集成了预充电和预放电驱动器，支持睡眠模式，电流较小时可实现高效率低功耗，采用NMOS驱动，并具有多种保护机制，采用TSSOP38封装。
杰华特JW3323A
JW3323A是一款高度集成、低成本的保护和监控芯片，适用于6-13串联电池应用，集成了12位ADC，用于高精度电压检测，电压精度达15mV。并集成了保护和延迟电路，用于故障事件包括过充、过放、短路、断路、过温等。
外部控制单元通过I2C接口与JW3323A通信，方便用户监测每个串联电池组的状态，特别是锂离子可充电电池组。JW3323A还提供包括断线检测、奇偶动态平衡、引脚故障检测、内部过温保护和充电许可等保护机制，以增强系统安全性。
为了提升易用性，JW3323A支持电子锁功能以独立控制放电，提供GPS引脚以启用GPS应用，还提供警报引脚用于电池故障警报以及DOCT引脚用于释放部分电池故障，采用30-Pin TSSOP封装。
PENG SHEN TECH鹏申科技
鹏申PB7200
PB7200是鹏申科技AFE芯片产品PB7系中的一员，支持5-20串电芯应用，工作电压范围在12至95V，单节电芯单元电压测量范围为0-5V，可用于执行电池组的测量、保护和均衡功能，适用于大多数锂、钠电池。
该芯片还内置VADC模块用于电压、温度和电流测量；内置CADC模块用于采集电流，用于库仑计方式的高精度SOC计量，同时提供4个充放电MOS控制引脚。
BMU单板内部的AFE模块通过电容隔离的菊花链级联方式实现，而单板之间则通过变压器隔离的菊花链级联，有效保证了信号传输的稳定性和系统的抗干扰能力。系统设计允许最大配置为1个基础单元加上31个扩展单元。Stack1通过线束连接到控制板上的AFE0(Base)，AFE0与MCU之间通过串口通信进行数据交换，有效简化了布线并提高了系统可靠性。此外，系统还配备了用于驱动光耦的ACT_CTR，用于控制各Stack AFE的ACT引脚，以实现shutdown模式的进入或AFE的硬复位，为系统维护和故障恢复提供了重要保障。
PB7200的功耗极低，同时鹏申科技AFE产品具备高效的自动调度功能，能够实现定时测量和实时保护，通过中断通知MCU，有效节省资源和降低功耗，同时在低功耗模式下保持关键保护功能，并能自动检测并响应电流变化和充电器插入，实现深度节能状态。
充电头网也拿到了这款芯片的方案demo，以上为实物展示。
PB7200采用LQFP80封装，可广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动工具、通信、家庭和风光储能等 5~20 串锂电芯 BMS 系统中。
鹏申PB7170
PB7170同样是鹏申科技AFE芯片产品PB7系中的一员，支持5至17串电芯应用，工作电压范围在12至88V，单节电芯单元电压测量范围为0-5V，可用于执行电池组的测量、保护和均衡功能，适用于大多数锂电池。
该芯片配备VADC模块，专门用于精确测量电压、温度和电流；同时，CADC模块能够进行高精度的电流采集，适用于库仑计方式的SOC计量。此外，该芯片还提供3个充放电MOS控制引脚，支持高达100mA的单通道均衡电流，并能实现多单元均衡的同时启动，满足多种智能均衡策略的需求。
PB7170的功耗极低，提供多种低功耗睡眠模式，可根据不同使用场景采用不同的模式，并能自动检测并响应电流变化和充电器插入，在睡眠模式下也能保持极快的唤醒速度并保持极低的功耗，实现深度节能状态。
同时鹏申科技AFE产品具备高效的自动调度功能，能够实现定时测量和实时保护，通过中断通知MCU，有效节省资源和降低功耗。
充电头网同样也拿到了这款芯片的方案demo，以上为实物展示。
PB7170采用LQFP64封装，可广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动工具、通信、家庭和风光储能等 5~17 串锂电芯 BMS 系统中。
鹏申PB5100
PB5100是鹏申科技AFE芯片产品PB5系中的一员，支持4-10串电芯应用，工作电压范围在6至55V，单节电芯单元电压测量范围为0-5V，可用于执行电池组的测量、保护和均衡功能，适用于大多数锂/钠电池。
该芯片配备VADC模块，专门用于精确测量电压、温度和电流；同时，CADC模块能够进行高精度的电流采集，适用于库仑计方式的SOC计量。此外，该芯片还提供4个充放电MOS控制引脚，支持多单元均衡的同时启动，满足多种智能均衡策略的需求。
与PB7系不同，PB5100采用QFN32(QFP32)封装，可广泛应用于电动工具、便携储能、家用电器的供电系统之中。
充电头网总结
在新能源技术迅猛发展的今天，电池作为能量转换和存储的核心部件，其重要性不言而喻。锂电池因具有优越的性能，已经成为电动汽车、移动设备、储能系统等领域的首选。而随着锂电池应用的广泛，其安全性问题也日益凸显。电池管理系统（BMS）作为确保电池安全运行的关键技术，其发展对于提升电池性能和保障用户安全至关重要。
本文详细介绍了包括鹏申科技、英集芯、杰华特等公司的AFE芯片产品，这些产品以高精度的监测、优化和保护功能，为电池组的安全运行和最大化使用寿命提供了有力保障。通过这些AFE芯片，可以看到电池管理系统正朝着更智能、更高效、更安全的方向发展。
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