一、引言

在電池管理系統(tǒng)（BMS）設(shè)計(jì)中，高邊驅(qū)動(dòng)架構(gòu)因其安全性、靈活性和低損耗特性，正逐漸成為行業(yè)新寵。南京集澈電子的DVC1124作為一款4-24串電池組監(jiān)控芯片，集成了高邊NFET驅(qū)動(dòng)、電荷泵、雙ADC、硬件保護(hù)等先進(jìn)功能，能大幅簡(jiǎn)化BMS設(shè)計(jì)。但實(shí)際表現(xiàn)如何？

本文將通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證DVC1124芯片在DEMO板上的性能表現(xiàn)，包括電壓、電流采集精度情況、MOS開(kāi)關(guān)時(shí)間、短路保護(hù)、低功耗等方面，為后續(xù)應(yīng)用提供參考，同時(shí)開(kāi)源DEMO全部文檔資料（詳細(xì)的PCB、原理圖、例程代碼、BOM清單等），拿來(lái)即用。 

二、樣機(jī)介紹

1.公布參數(shù)

• 全集成高邊驅(qū)動(dòng)（無(wú)需外置隔離）

內(nèi)置電荷泵（VCP=6-12V）直接驅(qū)動(dòng)高邊NFET，支持充放電MOSFET控制（DSG/CHG引腳），支持源隨模式（休眠時(shí)僅耗電8μA）。

• 雙ADC同步采樣（電壓+電流）

獨(dú)立VADC（電池電壓）和CADC（電流），避免采樣沖突。電壓精度：±5mV誤差（0.3-5.0V量程，100μV/bit分辨率，P7）。電流精度：CC1模式5μV/bit（±150mV量程），CC2模式0.3125μV/bit（P7）。

• 硬件級(jí)保護(hù)（無(wú)MCU依賴）

過(guò)壓、欠壓、兩級(jí)過(guò)流、短路保護(hù)均由硬件觸發(fā)。短路保護(hù)（SCD）響應(yīng)時(shí)間≤60μs（閾值10-630mV可調(diào)，P18）。支持休眠模式下OCD2/OCC2保護(hù)（P12）。

• 超低功耗設(shè)計(jì)

3種模式靈活切換，LDO支持外部MCU供電。

正常模式：270μA（含VADC/CADC運(yùn)行）。

休眠模式：60μA（保留FET驅(qū)動(dòng)和二級(jí)保護(hù)）。

• 靈活均衡管理

奇偶交替均衡策略，避免相鄰電芯同時(shí)放電。

均衡電流≤25mA（片內(nèi)MOS）或可外擴(kuò)NPN（P20）。

均衡時(shí)間同步于CADC周期（256ms固定，P13）。

2.原理圖

圖片清晰度問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谖哪┇@取。 

三樣機(jī)實(shí)測(cè)

1.高邊驅(qū)動(dòng)測(cè)試

| 測(cè)試方法

在24串鋰電池組（78.3V）下設(shè)置VCP 12V，用儀器助手記錄MOS管VGS驅(qū)動(dòng)電壓。

| 測(cè)試結(jié)果

MOS管VGS驅(qū)動(dòng)電壓穩(wěn)定為12.3V。 

參數(shù)設(shè)置

儀器助手采集數(shù)據(jù)

| 測(cè)試結(jié)論

DVC1124 內(nèi)置電荷泵在 78.3V 輸入條件下，實(shí)測(cè)驅(qū)動(dòng) MOSFET  VGS  = 12.3V，滿足高邊MOS 完全導(dǎo)通，VGS驅(qū)動(dòng)電壓穩(wěn)定有12.3V 可確保MOS低導(dǎo)通電阻，減少高邊MOSFET損耗。

2.電池電壓測(cè)量精度測(cè)試

| 測(cè)試方法

輸入電池組采用電阻分壓模擬24串方式，每個(gè)電池電壓3.70V，總輸入電壓88.8V，通過(guò)上位機(jī)讀取芯片采集到的單節(jié)電池電壓，記錄DVC1124芯片上位機(jī)讀取的單節(jié)電池電壓和實(shí)際電壓的區(qū)別。

| 測(cè)試結(jié)果

測(cè)量實(shí)際電壓第一節(jié)電池到第24節(jié)電池，電壓為3.701V。DVC1124芯片上位機(jī)讀取電壓為3.693V-3.706V，誤差≤0.3%，電壓測(cè)量精度表現(xiàn)出色。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

參數(shù)設(shè)置

儀器助手采集數(shù)據(jù)

| 測(cè)試結(jié)論

DVC1124 在 24串電池組（88.8V總壓） 條件下，單節(jié)電池電壓測(cè)量誤差 ≤0.3%，完全滿足高精度BMS應(yīng)用需求。

3.電池電流測(cè)量精度測(cè)試

| 測(cè)試方法

輸入電池組采用電阻分壓模擬24串方式，電流采樣電阻使用0.25毫歐，總輸入電壓88.8V，分別帶載1A/2A/5A/10A，記錄實(shí)際電流值和DVC1124芯片上位機(jī)讀取的電流值。

| 測(cè)試結(jié)果

• 1A電流

芯片上位機(jī)讀取的電流值1.223A-1.252A，實(shí)際電流1.000A。

• 2A電流

芯片上位機(jī)讀取的電流值2.087-2.128A，實(shí)際電流2.000A。

• 5A電流

芯片上位機(jī)讀取的電流值4.728-4.759A，實(shí)際電流4.995A。

• 10A電流

芯片上位機(jī)讀取的電流值9.147-9.129A，實(shí)際電流9.993A。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

參數(shù)設(shè)置

儀器助手采集數(shù)據(jù)

| 測(cè)試結(jié)論

DVC1124在0.25mΩ采樣電阻條件下，電流測(cè)量呈現(xiàn)顯著誤差（10A時(shí)誤差達(dá)8.6%），必須進(jìn)行校準(zhǔn)才能滿足實(shí)際應(yīng)用需求。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示非線性誤差特征，小電流時(shí)偏大，大電流時(shí)偏小。

| 優(yōu)化建議

• 硬件層面

更換為更高精度采樣電阻（推薦0.5mΩ或者更大±1%合金電阻）

優(yōu)化采樣走線（Kelvin連接方式）

增加溫度補(bǔ)償電路

• 軟件層面

執(zhí)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)（零點(diǎn)+滿量程）

建立誤差補(bǔ)償曲線（實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明誤差非線性）

啟用CC2模式（256ms濾波周期）提升穩(wěn)定性

• 校準(zhǔn)后預(yù)期

通過(guò)校準(zhǔn)可將誤差控制在：小電流（<5A）：±1%；大電流（≥5A）：±2%

4.過(guò)壓保護(hù) COV

| 測(cè)試方法

DEMO板上用電阻分壓模擬24串電池，設(shè)置3.9V充電過(guò)壓保護(hù)，使用94V的穩(wěn)壓源對(duì)模擬24串電池組充電，用電子負(fù)載機(jī)恒壓模式，從92V恒壓逐漸上升到94V，記錄任意一節(jié)電池電壓達(dá)到3.9V時(shí)是否進(jìn)入過(guò)壓保護(hù)，充電電流下降到零。    

| 測(cè)試結(jié)果

電壓達(dá)到3.9V過(guò)壓保護(hù)閥值，DVC1124芯片快速關(guān)斷充電，充電電流下降到零，進(jìn)入了充電截止?fàn)顟B(tài)。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

參數(shù)設(shè)置

儀器助手采集數(shù)據(jù)

| 測(cè)試結(jié)論

DVC1124過(guò)壓保護(hù)功能表現(xiàn)完全符合設(shè)計(jì)預(yù)期，在任意單節(jié)電池電壓達(dá)到3.9V閾值時(shí)，芯片快速切斷充電回路，保護(hù)響應(yīng)精準(zhǔn)可靠。

5.過(guò)流保護(hù) OCC

| 測(cè)試方法

設(shè)置DVC1124芯片10A（0.25毫歐電阻對(duì)應(yīng)2.5mV）過(guò)流保護(hù)閥值，使用電子負(fù)載機(jī)，電流調(diào)到10A時(shí)，記錄過(guò)流保護(hù)是否觸發(fā)。

| 測(cè)試結(jié)果

放電電流達(dá)到10A過(guò)流保護(hù)閥值，放電輸出截止，DVC1124芯片進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

參數(shù)設(shè)置

儀器助手采集數(shù)據(jù)

| 測(cè)試結(jié)論

DVC1124提供精確可調(diào)的過(guò)流保護(hù)，滿足高可靠BMS需求。

6.欠壓保護(hù) CLV

| 測(cè)試方法

DEMO板上用電阻分壓模擬24串電池，總電池電壓49V，設(shè)置單節(jié)電池2V放電欠壓保護(hù)，用電子負(fù)載機(jī)恒壓模式，逐步降低電池總電壓到48V，記錄欠壓保護(hù)是否觸發(fā)。

| 測(cè)試結(jié)果

單節(jié)電池電壓達(dá)到欠壓保護(hù)閥值，DVC1124芯片進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)，放電截止，放電電流零。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

放電電流達(dá)到10A過(guò)流保護(hù)閥值，放電輸出截止，DVC1124芯片進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

參數(shù)測(cè)試

儀器助手采集數(shù)據(jù)

| 測(cè)試結(jié)論

DVC1124欠壓保護(hù)可靠，閾值和延時(shí)均可靈活配置，有效防止電池過(guò)放，適合各類鋰電池保護(hù)應(yīng)用。

7.短路保護(hù) SCD

| 測(cè)試方法

使用搭建的24串電池模擬板，在B+/B-端接入大容量電容，上位機(jī)設(shè)置80A（20mV）短路電流并短接P+/P-，實(shí)時(shí)記錄短路保護(hù)響應(yīng)。

| 測(cè)試結(jié)果

短路保護(hù)及時(shí)，放電MOS關(guān)斷時(shí)間約3uS，釋放短路保護(hù)標(biāo)志后Demo板正常工作，所有器件沒(méi)有損壞。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

參數(shù)設(shè)置

儀器助手采集數(shù)據(jù)

| 測(cè)試結(jié)論

DVC1124具備優(yōu)異的短路保護(hù)性能，響應(yīng)快速可靠，功率器件保護(hù)完好，可有效觸發(fā)短路保護(hù)功能，可滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)等高安全性應(yīng)用場(chǎng)景的嚴(yán)苛要求。

8.低功耗測(cè)試

| 測(cè)試方法

測(cè)量正常模式、休眠模式下的整板功耗。

| 測(cè)試結(jié)果

正常模式功耗162mA~192mA，休眠模式功耗91uA~101uA。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

| 測(cè)試結(jié)論

DVC1124在功耗控制方面表現(xiàn)優(yōu)異，實(shí)測(cè)休眠模式功耗僅91-101μA，較數(shù)據(jù)手冊(cè)標(biāo)稱值（60μA）略高，但仍在合理范圍；規(guī)格描述的可能只是芯片的，但是demo板上還有其它器件的影響，正常模式功耗162-192mA，主要取決于外設(shè)負(fù)載情況。

DVC112 方案亮點(diǎn)

• 高邊驅(qū)動(dòng)架構(gòu)：高邊驅(qū)動(dòng) → 簡(jiǎn)化PCB布局，降低BOM成本

直接驅(qū)動(dòng)高邊NFET，支持熱插拔/亂序上電

電荷泵輸出12V，滿足MOS理想驅(qū)動(dòng)電壓  

• 高達(dá)24串電池全棧支持：24串支持→ 直接替代多顆級(jí)聯(lián)芯片，減少開(kāi)發(fā)復(fù)雜度

單芯片支持4-24串，覆蓋18V/48V/72V/100V電池組

132V耐壓設(shè)計(jì)，電池采樣引腳抗浪涌能力強(qiáng)  

• 雙ADC獨(dú)立采樣：雙ADC → 充放電時(shí)電壓/電流同步監(jiān)測(cè)，避免采樣偏差

電壓ADC（16位）：?jiǎn)喂?jié)精度±5mV，支持24串同步檢測(cè)

電流ADC（20位CC2模式）：0.3125μV/bit，庫(kù)侖計(jì)誤差<0.1%

• 硬件級(jí)保護(hù)：關(guān)鍵故障無(wú)需MCU干預(yù)，系統(tǒng)更安全

短路、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等保護(hù)可快速響應(yīng)  

兩級(jí)過(guò)流保護(hù)（OCC/OCD）+過(guò)壓/欠壓（COV/CUV）全集成

• 超低功耗設(shè)計(jì)：低功耗 → 電動(dòng)兩輪車(chē)/儲(chǔ)能設(shè)備續(xù)航提升  

休眠模式低功耗，支持定時(shí)/電流/GPIO喚醒  

3.3V/50mA LDO輸出，可維持MCU待機(jī)運(yùn)行

四測(cè)試儀器

本次測(cè)試過(guò)程中所使用的測(cè)試儀器如下：

艾德克斯直流電源

普源DS1104Z示波器是一款高性能的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，具備100 MHz帶寬、1 GSa/s采樣率和四個(gè)輸入通道，適合進(jìn)行精確的電子信號(hào)分析。它擁有高分辨率的顯示屏、多種觸發(fā)模式以及豐富的數(shù)學(xué)運(yùn)算和測(cè)量功能。

艾德克斯負(fù)載機(jī)

IT8904A是一款高性能直流可編程電子負(fù)載，支持4kW功率和八種工作模式，具備高精度測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)試、OCP/OPP保護(hù)測(cè)試及電池放電功能，適用于電源、充電樁等測(cè)試場(chǎng)景，并可通過(guò)并機(jī)擴(kuò)展功率，提供RS232、USB、LAN等多種通信接口。

儀器助手功率采集器/溫度采集器

這是一款儀器助手推出的功率采集器/溫度采集器，用于采集直流和交流電壓、電流、功率、PF值、頻率、溫度，還有無(wú)線通訊功能，可以和電腦進(jìn)行連接，電腦端軟件能幫助工程師實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試數(shù)據(jù)分析，溫度曲線、轉(zhuǎn)換效率、充放電曲線，電流曲線，功率曲線，電壓曲線等功能，是電子工程師的理想測(cè)試工具。

普源示波器

普源DS1104Z示波器是一款高性能的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，具備100 MHz帶寬、1 GSa/s采樣率和四個(gè)輸入通道，適合進(jìn)行精確的電子信號(hào)分析。它擁有高分辨率的顯示屏、多種觸發(fā)模式以及豐富的數(shù)學(xué)運(yùn)算和測(cè)量功能。

模擬24串電池板

自制多節(jié)電池模擬測(cè)試板，采用電阻分壓的方式，模擬每節(jié)電池的電壓，用于BMS芯片模擬前端電壓輸入，并聯(lián)多個(gè)4700uF電容做短路瞬態(tài)電流輸出，用于BMS短路保護(hù)測(cè)試。

五、技術(shù)資料

本DEMO所含全部技術(shù)資料（包括原理圖、BOM清單、PCB Layout、程序例程、芯片應(yīng)用手冊(cè)等）已開(kāi)源，這些開(kāi)源資料能幫助廣大工程師朋友快速上手，大幅縮短開(kāi)發(fā)周期。如果您需要可以和我們聯(lián)系。

本文測(cè)試過(guò)程中用到的InstruHelper儀器助手測(cè)試工具已開(kāi)啟預(yù)售，如有需要的工程師請(qǐng)聯(lián)系星球測(cè)評(píng)客服專員--沛沛，數(shù)量有限，先到先得。

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