NXP MC33775A：14 節(jié)電池單元控制器 IC 的卓越之選

在汽車和工業(yè)應(yīng)用中，電池管理系統(tǒng)的性能直接影響著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。NXP 的 MC33775A 是一款專門為汽車應(yīng)用設(shè)計的鋰離子電池單元控制器 IC，同時也適用于工業(yè)應(yīng)用。今天，我們就來深入了解一下這款產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品概述

（一）通用描述

MC33775A 專為汽車應(yīng)用而設(shè)計，如混合動力電動汽車（HEV）和電動汽車（EV），當(dāng)然也能用于工業(yè)領(lǐng)域，像儲能系統(tǒng)（ESS）和不間斷電源（UPS）系統(tǒng)。它能夠高精度測量電池單元的差分電壓和溫度，還具備一系列被動電池單元電壓平衡功能，可使電池組中各個電池單元的電壓達(dá)到均衡。此外，該器件提供串行外設(shè)接口（SPI）和隔離式菊花鏈接口，方便與主機(jī) MCU 進(jìn)行通信，不僅提高了安全等級，還降低了物料清單成本。

（二）特性與優(yōu)勢

1. 寬溫度范圍與安全標(biāo)準(zhǔn)支持
   • AEC - Q100 1 級認(rèn)證，可在 - 40°C 至 + 125°C 的環(huán)境溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。
   • 支持 ISO 26262 ASIL D 標(biāo)準(zhǔn)，用于電池單元電壓、模塊電壓和溫度測量，為系統(tǒng)安全提供了有力保障。
2. 精準(zhǔn)的測量功能
   • 電池單元電壓測量：每個器件可測量 4 到 14 個電池單元，支持 ±5V 輸入電壓的母線，具備 16 位分辨率和 ±1mV 的典型測量精度，長期漂移極低，電池單元電壓測量同步性達(dá) 120μs，還集成了可配置數(shù)字濾波器。
   • 外部溫度和輔助電壓測量：擁有 8 個模擬輸入，輸入范圍為 5V，可配置為絕對或比率測量，16 位分辨率和 ±5mV 的典型測量精度，同樣集成可配置數(shù)字濾波器。
   • 模塊電壓測量：輸入范圍為 9.6V 到 65V，16 位分辨率和 0.3% 的測量精度，集成可配置數(shù)字濾波器。
   • 內(nèi)部測量：包含兩個冗余內(nèi)部溫度傳感器，可測量電源電壓和外部晶體管電流。
3. 高效的電池單元電壓平衡功能
   • 具備 14 個內(nèi)部平衡場效應(yīng)晶體管（FET），每通道最大電流可達(dá) 300mA，可實現(xiàn)所有通道的同時被動平衡。
   • 擁有全局平衡超時定時器，支持定時器控制平衡（單個定時器分辨率為 10s，最長持續(xù)時間達(dá) 45h）、電壓控制平衡（有兩個閾值可停止受影響的電池單元或停止所有平衡）、溫度控制平衡（當(dāng)平衡電阻過熱時，平衡將中斷）、脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制平衡，測量期間平衡自動暫停，還有全局預(yù)平衡延遲和電池組自動放電（緊急放電）功能。
4. 豐富的接口與功能
   • I2C 總線主接口可控制外部設(shè)備，如 EEPROM 和安全 IC。
   • 可配置報警輸出，能及時反饋異常情況。
   • 支持循環(huán)喚醒功能，可在睡眠和平衡期間監(jiān)控電池組。
   • 主機(jī)接口支持 SPI 或變壓器物理層 3（TPL3），TPL3 接口數(shù)據(jù)速率為 2Mbit，SPI 數(shù)據(jù)速率為 4Mbit。TPL3 通信支持兩線菊花鏈，具備電容和電感隔離，協(xié)議支持最多六個菊花鏈，每個鏈最多 62 個節(jié)點。
   • 擁有唯一的設(shè)備 ID，方便識別和管理。
5. 多種工作模式：提供主動模式、睡眠模式、循環(huán)模式和深度睡眠模式，可根據(jù)實際需求靈活選擇，降低功耗。

二、訂購信息

（一）產(chǎn)品型號與封裝

MC33775ATA1AE 采用 LQFP64 封裝，這是一種塑料、熱增強(qiáng)型薄型四方扁平封裝，有 64 個引腳，引腳間距為 0.50mm，尺寸為 10 x 10 x 1.4mm，版本為 SOT1510 - 2。

（二）訂購選項

目前 MC33775ATA1AE 提供 TPL 接口版本，SPI 接口版本暫未提供。

三、模塊框圖

該圖展示了 MC33775A 的總體架構(gòu)，有助于工程師更好地理解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。

四、極限值

（一）電氣特性極限值

文檔中詳細(xì)列出了各項電氣參數(shù)的極限值，如電池電源電壓（VBAT）范圍為 - 0.3V 到 + 75V，模塊電壓測量輸入（Vmodule）范圍同樣為 - 0.3V 到 + 75V 等。這些極限值是在絕對最大額定系統(tǒng)（IEC 60134）下規(guī)定的，超過這些值可能會對器件造成永久性損壞。

（二）溫度與 ESD 極限值

溫度方面，結(jié)溫（Tj）范圍為 - 40°C 到 + 165°C，存儲溫度（Tstg）范圍為 - 55°C 到 + 150°C，峰值回流溫度（Trellowpeak）為 260°C（引腳焊接溫度限制最長持續(xù)時間為 10s，不適合浸焊）。ESD 方面，不同引腳的靜電放電電壓極限值有所不同，如人體模型（HBM）下部分引腳的靜電放電電壓范圍為 - 2kV 到 + 2kV 等。

五、修訂歷史

文檔記錄了該產(chǎn)品短數(shù)據(jù)手冊的修訂歷史，從 2022 年 2 月 4 日的初步短數(shù)據(jù)手冊（MC33775A SDS v.1）到 2023 年 7 月 17 日的產(chǎn)品短數(shù)據(jù)手冊（MC33775A SDS v.2.1），其中 2023 年 7 月 17 日的版本對表 1 和表 2 進(jìn)行了更改。

六、法律信息

（一）數(shù)據(jù)手冊狀態(tài)

文檔介紹了不同狀態(tài)的數(shù)據(jù)手冊含義，如目標(biāo) [短] 數(shù)據(jù)手冊對應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)階段，初步 [短] 數(shù)據(jù)手冊對應(yīng)產(chǎn)品資格認(rèn)證階段，產(chǎn)品 [短] 數(shù)據(jù)手冊對應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)階段。

（二）定義說明

對應(yīng)用、草案、短數(shù)據(jù)手冊、產(chǎn)品規(guī)格、極限值等術(shù)語進(jìn)行了明確的定義，提醒用戶在使用產(chǎn)品時需注意的事項，如客戶需自行測試產(chǎn)品是否適合自身應(yīng)用，NXP 不承擔(dān)因客戶應(yīng)用或產(chǎn)品問題導(dǎo)致的責(zé)任等。

（三）免責(zé)聲明

NXP 聲明文檔信息雖準(zhǔn)確可靠，但不承擔(dān)因使用該信息產(chǎn)生后果的責(zé)任，產(chǎn)品銷售遵循商業(yè)銷售通用條款和條件，不承擔(dān)間接、附帶、懲罰性等損害賠償責(zé)任，不構(gòu)成銷售或許可要約，有權(quán)隨時更改文檔信息，產(chǎn)品可能受出口管制等。

（四）許可證與商標(biāo)

購買符合 NFC 標(biāo)準(zhǔn)的 NXP IC 不意味著獲得相關(guān)專利的隱含許可，文檔中提及的所有品牌、產(chǎn)品名稱等商標(biāo)歸各自所有者所有，NXP 的文字標(biāo)志和標(biāo)識是 NXP B.V. 的商標(biāo)。

總的來說，NXP 的 MC33775A 是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的電池單元控制器 IC，在汽車和工業(yè)電池管理系統(tǒng)中具有很大的應(yīng)用潛力。電子工程師在設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)時，可以充分考慮其特性和優(yōu)勢，結(jié)合實際需求進(jìn)行合理選型和應(yīng)用。大家在使用這款產(chǎn)品的過程中，有沒有遇到過什么問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。