一、简介
本文档主要适用于MC33771A、MC33771B、MC33771C和MC33772B这些器件。这些IC是SMARTMOS锂离子电池单元控制器IC，专为汽车和工业应用而设计。汽车应用的例子包括混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)。工业应用的例子包括储能系统(ESS)和不间断电源(UPS)系统。
MC33771A、MC33771B和MC33771C设备最多可管理14个电池单元。当连接电池单元 数量少于14节时，会有未使用的Cell Input PIN的情况。本文档说明了连接的选项，并针对特定的应用场景选择提出了建议。MC33771A、MC33771B和MC33771C之间最相关的区别是MC33771C内部集成了平均功能。该功能允许放宽外部抗混叠滤波器的截止频率。Filter的主时间常数越小，诊断时间越短。
与MC33771B类似，MC33772B最多可管理6个CELL。当MC33772B使用的电池单元数量少于6个时，对MC33771B的限制也相同。对于MC33772B，Cell Input pin CT_3至CT_5 可用于未连接Cell的电路。对于MC33771B，Cell Input pin CT_5至CT_11可用于 未连接的电池单元电路。
二、制约因素
在cell terminal输入设计外部电路时,必须考虑一些约束：
·抗混叠滤波器：以一定的频率对ADC输入进行采样。根据通信限制和MC33771C内部平均的使用情况，采样间隔可以在520µS和5ms之间，甚至更长。为了避免锯齿，需要一些抗锯齿滤镜。抗混叠滤波器通常是单级或双级RC滤波器。根据系统的采样速度，需要一个最小的RC时间常数。RC常量越大，混叠噪声越低。
·诊断时间：出于功能安全原因，大多数BMS系统必须执行一些系统完整性检查。这些检查包括验证电池端子管脚和IC管脚之间的连接性。要执行检查，必须操作电池单元端子上的电压。为了实现快速执行，较小的RC值会更好。
·IC中的泄漏电流：IC内部电路的设计方式导致电池单元端子输入端的一些泄漏电流。与抗混叠滤波器一起，这种泄漏电流可能会在电压测量中造成误差。滤波电阻越低，电压测量误差越小。请参阅数据手册电气特性部分中的参数电池单元端子输入泄漏电流(CTN(泄漏))。
·系统成本：对于电池单元输入滤波电路，滤波电容通常起着重要作用。电容越小，就越便宜。
·热插拔：当系统第一次连接到电池时，必须为电路上的所有电容充电。由于连接可以以任何顺序进行，因此IC的管脚可能会受到一些应力。电阻值越大越好。充电电流越大，部件就越有可能产生过度应力。
·电压限制：如果系统没有用完所有14个电池，则一些输入端子未使用。端子CT_REF至CT_4和CT_11至CT_14应始终使用。端子CT_5至CT_10可以不使用。
表1，限制因素
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电阻或电容的值
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电阻 |
电容 |
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Higher value |
更强的抗混叠滤波更高的热插拔鲁棒性 |
更强的抗混叠滤波更弱的热插拔鲁棒性 |
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Lower value |
诊断时间更短；IC中泄漏电流的影响较小 |
诊断时间更短，系统成本更低 |
表1总结了各个因素对器件选择的影响。这些约束导致了相互冲突的要求，必须进行权衡。数据手册中提供了有关外部器件的建议
三、连接选项
即使有这些限制，仍有许多连接选项可用。本节提供了一个简短的选项列表。
3.1 A型滤波器-性能。
图1是MC33771C数据表的原理图。A型滤波器使用单个输入滤波器来连接未使用的端子。所有未连接的Cell input PIN的漏电流导入该滤波器，并与使用过的端子隔离。
图1. 滤波器A类配置
3.2 B型滤波器-成本优化。
图2是数据表中所示的另一种示意图。类型B不使用单独的输入筛选器，而是将未使用的单元格连接到已使用的电池单元。与A类滤波器相比，B类滤波器省去了两个滤波电路，未使用的Cell input PIN漏电流会对电压测量产生一定的误差。该原理图仅使用一个电阻用于未使用的电池的R LPF-2。B类滤波电路可实现系统的最低BOM成本。
图2.MC33771的B型 滤波器
3.3 C型滤波器-全填充。
图4使用了所有滤波器。此连接非常简单，但需要增加许多不需要的器件。每个电池端子都有自己的滤波器，因此不会影响泄漏电流的精度。然而，几个输入滤波器是并联连接的。并行滤波器导致诊断时间更长。这种方法不会产生性能或系统成本效益。这种配置仍然具有优势；它非常灵活。通过调整连接器，可以使用相同的印刷电路板支持多个电池单元配置。
图3。 滤波器类型C-完全填充
3.4 比较
下表列出了三种连接选项对系统的主要影响。所述价值为粗略估计。必须对各个应用程序进行详细的计算。
表2. 电路比较
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Type A |
Type B |
TypeC |
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诊断时间 |
1.5 x Type B |
reference |
Scales with number of skipped cells |
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泄漏对精度的影响 |
none |
yes |
none |
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BOM cost |
较低 |
最低 |
较高 |
类型A不受未使用的Cell input PIN的泄漏电流的影响。类型B提供最佳的系统成本和最佳的诊断时间。根据项目需求，在性能需求和成本压力下，A型和B型电路可作为首选。
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