浅析BMS上电源芯片SBC应用

lidenghui

今天介绍一下SBC（system basis chip），先看一个介绍视频（来源于英飞凌）：

SBC翻译过来就是系统基础芯片，相信大家平时都接触过；SBC是一个集成的组件，结合了汽车上ECU所需的场景功能，例如通信收发器，电源，诊断与监视功能，开关和唤醒功能等。下图罗列出来SBC的主要功能组成（来源于英飞凌官网）。


电源功能：SBC内部集成的电源更加丰富，可以为MCU、通信等专门配置单独的电源；而且内部集成升压和降压电路，使得外部的供电输入范围更加宽泛；目前有的主机厂对BMS的供电下限要求到了6V，使用SBC就非常合适。


通信收发器：某些SBC内部集成了CAN收发器，甚至可以支持CANFD，省去再额外增加收发器。诊断与监视：SBC可以对电压输出进行过欠压监控，有故障时可以向外报警；同时也集成了看门狗功能，软件通信喂狗或硬件PMW喂狗等。唤醒功能：主要指休眠唤醒，用来实现BMS的休眠功能。SBC的应用范围比较广，不仅是BMS上，其他的电子部件上都可以根据需求来选取。


选取SBC的好处有很多，例如节省布局空间，降低成本，设计更加便捷可靠；另外一个最重要的一点就是功能安全，很多SBC是带有功能安全设计的，如果BMS要满足ASIL-C时，应用SBC就更加方便有效。


SBC的厂家有很多，像NXP、Infineon、ST等等。好，上面的科普讲完了，接下来讲一个实际的应用缺陷案例，大家可能对这个更感兴趣。NXP有一个FS6500系列的SBC，其内部集成了几路开关电源与LDO（如下图）：VCCA\VAUX是LDO，VPRE\VCORE是DC\DC。


实际应用时，由于板内的负载比较少，实际不需要这么多路电源供电，所以VCCA这一路LDO就没有使用，并将其外部的引脚都悬空处理。


但是单板一上电，就发现SBC的复位输出引脚一直在低电平复位，造成单片机不能启动。问题排查，发现由于VCCA这一路LDO没有使用，外部引脚都悬空，其输出的波形是一个不稳定的振荡波形，类似下图：


原因是LDO外部没有加任何电容，造成输出不稳；虽然VCCA没有对外供电，但是这个波动的输出电压却触发了SBC内部的过欠压保护机制，SBC检测到VCCA欠压故障，所以复位信号一直是低电平。看起来不起眼的疏忽都可能带来严重的后果。总结：SBC已经逐渐成为了BMS的重要组成部分，它让设计更加灵活，又同时降低了实现复杂度，缩短开发周期；掌握SBC的正确使用方法已经是大家必备的一个技能。