NXP BMS AFE MC33774 电源模块外部三极管用途解析

一、简介
        随着时代发展,电池技术在不断的更新迭代,应用场景也逐渐复杂,市场对于 BMS 可靠性以及安全性要求也在日益提高。这其中对于电池状态采集(电压、电流以及温度)的 AFE,也需要更加完善的机制、更加准确的测量精度以及更多的电芯采集通道来匹配现阶段主流的 BMS 应用。MC33774 具有 18 路采集通道以及 ±1mV 的测试精度,无论是从性能还是整体 BOM 成本出发,都是 AFE 的不错选择。

二、NPN 三极管作用
        在刚接触这款芯片的时候,有不少人会发现:怎么 MC33774 在电源外部还要搭配一颗 NPN 三极管来供电呢,这玩意之前在 MC33771 上面可是没见过的啊?



        甚至有人直接提出能不能把这颗物料省略,直接采用外部 5V 给 VDDC 以及 VDDIO 供电。

        在回答这个问题之前,我们先要弄清楚这颗 NPN 究竟是做什么的。这就需要根据规格书框图以及原理图确认外部 NPN 三极管作用,从原厂设计角度出发,系统电池模组供电(可以高达 75V)经过外部 NPN 管之后给 VDDC 以及 VDDIO 5V 供电,中间需要有降压的过程,而 NPN 管又是众多 LDO 架构中的一类。



        之所以将 NPN 管搬至外部,则是考虑到 LDO 输入电流与输出电流是不变的,因此部分功率 Pw = (Vin-Vout)×I 将会以热能的形式被耗散掉,如果将主要发热器件 NPN 管留在 IC 内部,很有可能导致芯片内部温度过高,所以原厂在设计时才将 NPN 管放在外部,在设计时也需要注意 NPN 管远离 IC,大面积赋铜增加散热。

        知道了 NPN 的作用之後,如果還要采用外部独立电源,则意味着 VDDC 以及 VDDIO 供电时序不会跟随系统,在诊断过程中无法保证不会因此报错,同时也会影响功能安全等级,使其无法达到 ASILD 的要求。
 
三、参考文档
[1] 电动汽车电池管理系统的设计开发
[2] LDO的原理以及构成 - 电源电路图 - 电子发烧友网 (elecfans.com)
[3] SCH - T23-016 Battery Detection (Auto HVBMS) _CMU Board_Kai Chen_2023.11.15.pdf

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