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前文:笙泉MCU在储能电源中的作用(1)

储能电源结构

储能电源拆解后可以分为三块功能板:前面板、BMS板、逆变板。这三块功能板均可以采用笙泉科技Megawin的MCU。

上一次,我们着重讲解了储能电源的前面板中使用的MCU,那么这次,我们再进一步讲解储能电源的BMS板。

相比前面板,BMS板的MCU需要做的事情就单纯很多,一般来说就是对电池包的电压、充放电流以及电量进行管理,维持电池的稳定性,保证整个系统的正常工作,因此对MCU的要求自然就是ADC以及比较器,和有需要传输电量数据到前面板的需求,一般使用UART或者IIC就足够了。此外,储能电源属于多串数电池应用,需额外搭配LDO(线性低压差稳压器) 转换至低压稳定供电给MCU。

MG82F6D32系列

笙泉科技Megawin 8位MCU MG82F6D32/64配备32/64KB的Flash,同时RAM空间达2/4KB,完全可以满足储能电源中BMS 程序部分的使用需求。

此外,MG82F6D32/64系统最高可达48MHz,CPU频率可达36MHz,可以满足BMS板的算法运算和调度需求。

不仅如此,MG82F6D系列带有12bit 1.2Msps ADC,能精准测量电池的电压和充放电电流,同时,MG82F6D系列出厂内置校准过的内部参考电压,助力ADC采集精度更上一层楼。

MG82F6D32/64系列还内置了最多3组轨对轨比较器,可以用于快速过压和过流检测并产生中断,且比较器支持睡眠模式继续工作的功能,保证BMS系统在MCU休眠时依旧正常检测过压过流的功能,保障BMS系统的安全。

MG32F02A系列

笙泉科技Megawin 32位MCU MG32F02A系列配备32/64/128KB的Flash,完全可以满足储能电源中,BMS板的使用需求,甚至有空间为将来的OTA预留空间。

MG32F02A系列主频达48MHz,带32位硬件除法器,可节省大量电量计算花费的程序空间和时间。

MG32F02A的12位ADC,最高1.5Msps,内置4倍放大,64阶细分的可编程放大器(PGA),可以用于检测电流等功能且不容易因OP放大倍率过高而停止。此外,MG32F02A064/128还支持2.4V ADC内部基准电压,进一步加强ADC采集精度。

MG32F02A系列也带有2组比较器,足以BMS板使用,且MG32F02A064/128系列还内置12bit电压型DAC,并可以输出到比较器中充当比较电压,节省外部搭比较电路的成本。不仅如此,比较器功能还支持睡眠模式下继续工作的功能,让BMS芯片在周期性的休眠中,一直保持比较器的工作,不漏任何一瞬间的过压过流风险。

应用框图

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MG82F6D系列规格

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支持代码保护

*1支持仿真器,SOP8 除外;

*2支持SPI 主端;

*3 支持Watch 模式;

*4 支持S/W 设置;

*5 内部 RC 振荡器有 12MHz 和 11.059MHz,默认使用 12MHz的 RC 振荡器。

    频漂:±1%,25℃;±2%,-40°C ~105°C。

MG32F02A系列规格

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*1 支持仿真器

*2 支持SPI 主端

*3 和Flash ROM 区共同空间

*4 CCP: (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)

LDO (MGR2105) 规格

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*Adj: 可调电压.

* * * (未完待续) * * * 

来源:megawin笙泉科技

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便携式储能电源行业在近两年迅速崛起,越加吸引众多终端厂和MCU芯片商投入开发,在技术创新的较劲也成为主要赛道之一。依据” 2022年中国便携式储能电源行业研究报告“,预计未来便携式储能电源行业市场规模将持续增长,2026年将达到882.3亿元;2020年全球91.9%的便携式储能电源由中国生产,所有便携式储能电源中有47.3%销往美国。

便携式储能设备,通常简称为 “户外储能电源”,系指内置锂离子电池的小型储能设备,带电量通常落在1000~3000Wh区间(即存储1~3度电)。随着全球户外运动的爆火,户外活动是便携式储能电源占比最大的应用领域,占43.6%;这些户外活动包括如野餐、露营、摄影、垂钓、自驾游等户外消费,带动了户外电源的需求。另一方面,户外电源也可以作为家庭的应急电源使用,其需求也在升级换代。其他相关应用领域尚有: 医疗救援、户外工程作业…...等。

兹此我们会陆续开始为您分集概略解析储能电源结构、相关应用,并介绍笙泉科技可搭配的相关 MCU方案 (MG82F6D / MG32F02A......等系列)。

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(图片来源: 电小二户外电源)

储能电源结构

储能电源拆解后可以分为三块功能板:前面板、BMS板、逆变板。这三块功能板均可以采用笙泉科技(Megawin)的MCU。本文将先介绍前面板中使用的MCU。一般来说,前面板的MCU需要做的事情很多,包括LCD显示、USB端口插入检测、温度检测、BMS板数据采集计算、PD协议通信以及使能逆变板启动逆变的功能。因此大容量Flash和RAM是必须的。

MG82F6D系列

笙泉科技8位MCU MG82F6D32/64配备32/64KB的Flash,同时RAM空间达2/4KB,完全可以满足储能电源中,前面板的程序部分的使用需求。

此外,MG82F6D32/64系统最高可达48MHz,CPU频率可达36MHz,可以满足前面板的算法运算和调度需求。

不仅如此,MG82F6D系列ESD HBM模式可以达到8KV,MM 模式达450V,工作温度范围是 -40 ~ 105°C,在寒冷干燥的冬天,可很好地抵御来自外界的静电干扰。

MG32F02A系列

笙泉科技32位MCU MG32F02A系列配备64/128KB的Flash,完全可以满足储能电源中,前面板的使用需求,甚至有空间为将来的OTA预留空间。

MG32F02A系列主频达48MHz,带32位硬件除法器,可节省大量电量计算花费的程序空间和时间。

MG32F02A的12位ADC内置4倍放大,64阶细分的可编程放大器(PGA),为前面板检测USB端口的电流检测和空载检测节约了1个运放。

同样,MG32F02A系列ESD HBM模式可以达到6~8KV,工作温度范围也是 -40 ~ 105°C,很好地抵御来自外界的静电干扰。

应用框图

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* * * (未完待续) * * *

来源:megawin笙泉科技

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您不可不知的电池管理系統BMS

电池管理系统(BMS: Battery Management System)近几年持续热夯起来,它的应用也相当多元,诸如: 扫地机器人、电动工具机/园林工具机、无线吸尘器、充电咖啡机、电动自行车/二轮车/电动机车、UPS储能电源、充电桩、电动汽车…等。

简单来说,BMS是对电池进行管理的系统,电池通常使用可重复充放电的二次电池,防止电池过充电、过放电、温度异常等状况,否则会有起火爆炸、损坏、老化等危险性,因此有效管理电池对于产品来说是相当重要的。

BMS常见功能包括电压、电流、温度量测,需透过模拟数字转换器(ADC),将模拟讯号转换至数字讯号进行MCU运算,进而再估算出电荷状态(SoC)、电池健康度(SoH),另可透过通讯界面显示出电池容量%数、健康度%数。

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Megawin笙泉 32-Bit MCU应用于BMS

兹此,笙泉科技已推出高性能MG32F02A系列芯片的BMS电池管理系统解决方案,让产业客户能快速高效地设计出因应市场需求的BMS相关应用产品。MG32F02A 系列系以ARM Cortex-M0為內核,內建12-bit ADC功能,每串电池都需要一组ADC通道来检测,例如六串电池需六组ADC进行检测。MG32F02A 系列除了拥有多组外部通道进行检测外,每秒采样次数更高达1.5M,还内建最高4倍的PGA放大,适用于检测电流小讯号,无需外置放大器以减少零件成本;更具有设定阀值的取样范围过滤,消除单笔采样突波的异常讯号;并内建硬件累加器,可减轻固件演算的繁杂度,非常适合多串数电池的多路分压检测,以及电流检测电阻与NTC温度电阻分压检测;本系列也拥有多组丰富的UART/ IIC / SPI / QPI串口界面,可搭配多个外部模块沟通。

BMS简易架构

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多串数电池均衡重要性

而多串数电池在多次充放电使用下,因特性不同会有各串电量不均的情况,均衡电路可解决上述问题,其外置电路可通过MCU IO脚位进行控制,如六串电池需六组IO进行控制,且在韧体资源无需增加太多情形下,可选择相同型号并替换更多脚位的封装即可。

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推荐MCU: MG32F02A 系列

MG32F02A032 / MG32F02A064 / MG32F02A128系列具备32KB/64K/ 128KB Flash ROM的32-Bit Cortex-M0内核微控制器,内建4KB/8KB/16KB Data RAM,12-bit ADC组数高达16组通道,工作电压范围1.8V至5.5V,工作温度范围-40°C~105°C,具备20/32/48/64/80脚位数的TSSOP/QFN/LQFP封装,多组ADC适用于多串数电池分压检测,可涵盖多种不同应用场景,包括适用于工控、工业自动化、电动工具、马达、仪器仪表、BMS电能计量等应用领域。

MG32F02A 系列规格

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*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)

来源:megawin笙泉科技

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