航天民芯AFE芯片MT9818特點如下：

? 模擬前端(AFE) 監控特性

（1）支持8~18 節串聯電池電壓監測

（2）純數字接口

（3）內部模數轉換器(ADC)測量電池電壓、芯片溫度和外部熱敏電阻

（4） 一個單獨的、內部ADC 測量電池組電流（庫倫電荷計數器）

（5）直接支持多達4 個熱敏電阻

? 硬件保護特性

（1）放電過流(OCD)

（2）放電短路(SCD)

（3）過壓(OV)

（4）欠壓(UV)

（5）次級保護器故障檢測

（6）集成電池均衡場效應晶體管(FET)

（7）充電、放電低側NCH FET 驅動器

（8）到主機微控制器的警報中斷

（9）3.3V 和5.0V 輸出電壓穩壓器

（10）高電源電壓最大絕對值（高達100V）

（11）簡單I2C 兼容接口（循環冗余校驗(CRC) 選項）

（12）采用塑封LQFP48 封裝形式

應用

（1）電動自行車、電動摩托車

（2）動力工具

（3）UPS 備用電源

（4）基站儲能

（5）燃料電池應用

（6）便攜式儲能

概述

MT9818 是一款低功耗芯片，工作時電流小于500uA，待機模式下小于20uA。可以支持8~18 節串聯電池的信息測量，總的電壓測量范圍為10~90V。內部包括18 路的14 位電壓采集ADC，分辨率400uV。同時還包含4 個外部溫度采集通道。MT9818 可提供包括過壓保護、欠壓保護、充放電過流保護。此外，MT9818 支持內部均衡與外部均衡兩種均衡方式。均衡技術的應用，使電池組特性在充電時保持良好的一致性，有助于延長電池組的使用壽命。MT9818 內部含有一個128 位EEPROM，存儲BAT ADC 和CC ADC 的增益誤差和失調誤差。MT9818 兼容I2C 總線接口。

典型應用電路

航天民芯MT9818作為一款常用于低壓BMS方案的AFE芯片；由于其具體有低功耗，支持18串電池數，具有過壓保護、欠壓保護、充放電過流保護，以及支持內部均衡與外部均衡兩種均衡方式等功能，常應用于電動自行車、電動摩托車、動力工具、 UPS 備用電源、基站電源、便攜式儲能及叉車等產品。現就MT9818在BMS設計案例上的心得匯總如下：

1、芯片上電初始化

當芯片第一次上電時，可能會誤觸發保護，所以需要芯片上電后需要初始化，將SYS_STAT寄存器清零（寫入0x7F至0x00寄存器）。

2、BOOTUP引腳

BOOTUP引腳輸入電壓范圍為0V~5V，當BOOTUP引腳電壓低于0.8V時，為低電平；當BOOTUP引腳電壓高于2.4V時，為高電平。

當BOOTUP引腳為高電平時，芯片喚醒，進入正常工作模式；當需要將MT9818進入待機模式時，需要先將BOOTUP引腳設置低電平，再將SYS_CTRL1（地址為0x04）寄存器的SLEEP_EN位設置為1。

3、ALERT引腳

ALERT引腳為輸入輸出引腳，芯片內部是PMOS漏極開路輸出，需要外部10KΩ電阻下拉至GND。當MT9818發生保護（過壓、或欠壓、或過流、或短路）時，ALERT通過芯片內部PMOS上拉，輸出高電平；當ALERT輸入高電平時，SYS_STAT（0x00）寄存器的OVER_ALERT位置為1，同時關斷充電和放電MOSFET驅動輸出。

4、地線

當BAT0與BAT-直接短接在時，電池包在充放電時，由于BAT-動力線和BAT0采集線的電阻不同，絕大部分電流會從BAT-動力線上流入或者流出，BAT0的采集線上會有幾十毫安級別的電流流入或者流出。BAT0采集線若有幾十毫安的電流流動時，會明顯影響第一通道的采集精度。因此在BAT0和GND_A之間串聯一個510歐姆的電阻，如下圖R146所示，可以明顯減小BAT0采集線上電流，從而不會影響第一通道的采集誤差。

當充電或放電電流較大時，BAT0和GND_A之間電壓差會出現較大電壓差，為了保護芯片端口，地線GNDA不能出現較大過沖，所以加入上圖中D39和D40兩個肖特基二極管，鉗位BAT0和GND_A之間的電壓。

5、均衡

由于芯片對于18個通道和4個溫度是輪詢轉換的，電池電壓通道則是由低到高進行轉換，在通道切換過程中，由上一側通道給內部采樣電容充電的過程，則會在輸入電阻上產生壓降（1V~2V左右），此時外部均衡PNP三極管會導通，如下圖所示：

內部高壓開關切換的設計時間為16us，每個通道輪詢的周期為250ms，與測試PNP三極管導通時間和導通周期近似接近。理論和現象可以對應。

假設均衡電流為100mA，導通時間為18us，周期為250ms，那么平均電流Iavg計算如下：

Iavg=100mA*18us/250ms=7.2uA

根據上述計算，目前PNP三極管導通18us，導通周期250ms，導通電流為100mA時，表示每個電池平均功耗增加7.2uA，如果均衡電流為50mA，那么每節電池的平均功耗多增加3.6uA，對于系統應用影響較小。

6、采樣端口保護

MT9818的BATn與BATn-1端口之間的輸入電壓范圍是0V~5V，在芯片內部存在ESD保護二極管，該保護二極管反向耐壓可以達到7V。當采集線束插入時，由于端口之間的濾波電容，電池電壓采集端口上電可能出現過沖電壓，所以需要加入外部保護電路。保護電路包含兩個部分，第一部分采集線束接入端的TVS保護二極管，以及芯片端口的穩壓二極管，如下圖VD7和D14等所示。上述保護在可靠性要求比較高的情況下，適當添加。

7、亂序上電（亂序插拔）保護

芯片采集線束插拔過程中，存在亂序上電得問題，有時低側采集線先上電，高側采集線后上電；有時高側采集線先上電，低側采集線后上電；甚至存在復雜交錯上電。在亂序插拔過程中，采集端口得電壓是不穩定的，需要對每個采集端口進行穩壓處理，除了在采集端口增加端口保護器件以外，必須要在采集端口對地線之間，以及最高串采集端口對最高側電池輸入端增加續流二極管，反向耐壓100V的肖特基二極管比較合適，具體連接方式如下圖所示：

17串應用時芯片采集端口對地增加續流二極管

17串應用時，采集線VC17對BAT17之間增加續流二極管

亂序上電（亂序插拔）保護電路建議方案中務必添加，防止惡性插拔操作損壞系統板！

8、供電端二極管

MT9818的BAT供電端需要與電池包頂側電壓連接，當電池包從空閑切換至放電或者充電器接入時，BAT被負載或者充電器的電容放電拉低一部分電壓，芯片內部VC18與BAT端口之間有正向寄生二極管，當BAT電壓比VC18低0.7V以上，芯片內部寄生二極管導通，可能會損傷芯片。在芯片B+與BAT，加入正向肖特基二極管（反向耐壓一定滿足系統要求，當電池包電壓為80V，反向耐壓一定滿足80V）。

9、過壓、欠壓保護閾值

過壓和欠壓保護閾值，需要根據每個芯片的BAT7_18_Gain_Error值確定，BAT7_18_Gain_Error范圍為368uV~431.75uV，UV閾值可設置最小值為01-0000-0000-0000，即0x1000，UV可設置的欠壓保護閾值最小值范圍為4096×368uV=1.507328V至4096×431.75uV=1.768448V。若應用時設置的欠壓保護閾值需要小于1.768448V時，假設BAT7_18_Gain_Error=400uV，需要設置欠壓保護閾值為1.6V，則計算出來的欠壓保護閾值碼值為1600000÷400=4000，即0xFA0（00-1111-1010-0000二進制），此時不能將欠壓保護閾值寄存器UV_TRIP(地址0x0A)設置為0xFA，只能設置為0x00，內部欠壓保護閾值即01-0000-0000-0000，4096×400uV=1.6384V。即當計算出的欠壓保護碼值小于0x1000（01-0000-0000-0000二進制）時，只能將欠壓保護寄存器UV_TRIP(地址0x0A)設置為0x00。

OV過壓保護可設置的最小碼值是0x2008（10-0000-0000-1000二進制），過壓保護閾值可設置的最小值范圍為8200×368uV=3.0176V至8200×431.75uV=3.54035V，當需要設置的過壓保護閾值小于3.54035V時，假設BAT7_18_Gain_Error=400uV，需要設置過壓保護閾值為3.2V，計算得到的過壓保護閾值碼值為3200000÷400=8000（0x1F40），此時不能將欠壓保護閾值寄存器OV_TRIP(地址0x09)設置為0xF4，只能設置為0x00，即過壓保護閾值為8200×400uV=3.28V。即當計算出的過壓保護碼值小于0x2008（10-0000-0000-1000二進制）時，只能將過壓保護寄存器OV_TRIP(地址0x09)設置為0x00。

10、電壓采樣線由兩個接插件構成應用注意事項

電池串數不大于18的保護板，通常電池電壓采樣線是由一個接插件構成但也有些應用是由兩個接插件構成。對于由兩個接插件構成的采樣線的應用，接線時一定是一個接插件先插另一個接插件后插，接線的過程MT9818上電時序是混亂的，頻繁操作有可能會導致采樣結果誤差偏大且無法恢復到正常準確值(小概率事件)，為了避免小概率事件發生，在系統設計時應注意以下事項：

硬件：

(1) BOOTUP引腳連接至MCU IO口，下拉一個10K電阻到地，默認狀態為低，BOOTUP狀態由MCU控制。

(2) 通信接口SCL/SDA上拉到REGD。

(3) 電池B+與VPP/BAT間串接一個MOS開關，由MOS接通或斷開MT9818電源。

軟件：

(1) MT9818 I2C通信接口初始化SCL/SDA為輸出低

(2) MOS開關打開接通MT9818電源

(3) 拉高BOOTUP（BOOTUP拉高前禁止對9818進行讀寫操作）

(4) 讀取電池電壓、溫度、電流相關信息

11、NC引腳

由于芯片NC引腳較多，并且分布在分布在轉角位置，如下圖所示，在制作PCB時，需要將NC引腳加入焊盤，如果懸空處理，可能會影響芯片焊接的連接性。NC引腳的焊盤可以于相鄰的引腳短接。