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储能系统技术 储能系统 电池管理系统BMS ★ 5.0

一种用于电池管理系统中具有42 ppm/V线性灵敏度的2.69 ppm/℃带隙基准源

A 2.69 ppm/℃ bandgap reference with 42 ppm/V line sensitivity for battery management system

作者 Jing Wang1Feixiang Zhang1Zhiyuan He1Hui Zhang2Lin Cheng1
期刊 半导体学报
出版日期 2025年1月
卷/期 第 46 卷 第 6 期
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 电池管理系统BMS
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 Jing Wang Feixiang Zhang Zhiyuan He Hui Zhang Lin Cheng 半导体学报(英文版) Journal of Semiconductors
语言:

中文摘要

本文提出了一种面向电池管理系统(BMS)的高精度带隙基准源(BGR),具备超低温度系数(TC)和线性灵敏度(LS)。该BGR采用电流模式结构,结合斩波运放与内部时钟发生器以消除运放失调,利用低压差稳压器(LDO)和预稳压器分别提升输出驱动能力与LS性能。通过曲率补偿抑制高阶非线性效应,并在20℃和60℃两点进行修调,结合固定曲率校正电流,实现芯片级超低TC。基于CMOS 180 nm工艺实现,核心面积0.548 mm²,工作电压2.5 V,从5 V电源汲取84 μA电流。在-40℃至125℃范围内,两点修调后平均TC为2.69 ppm/℃,多点修调后低至0.81 ppm/℃,支持1 mA负载电流,LS为42 ppm/V,适用于高精度BMS应用。

English Abstract

This paper introduces a high-precision bandgap reference(BGR)designed for battery management systems(BMS),fea-turing an ultra-low temperature coefficient(TC)and line sensitivity(LS).The BGR employs a current-mode scheme with chopped op-amps and internal clock generators to eliminate op-amp offset.A low dropout regulator(LDO)and a pre-regula-tor enhance output driving and LS,respectively.Curvature compensation enhances the TC by addressing higher-order nonlinear-ity.These approaches,effective near room temperature,employs trimming at both 20 and 60 ℃.When combined with fixed cur-vature correction currents,it achieves an ultra-low TC for each chip.Implemented in a CMOS 180 nm process,the BGR occu-pies 0.548 mm² and operates at 2.5 V with 84 μA current draw from a 5 V supply.An average TC of 2.69 ppm/℃ with two-point trimming and 0.81 ppm/℃ with multi-point trimming are achieved over the temperature range of-40 to 125 ℃.It accommo-dates a load current of 1 mA and an LS of 42 ppm/V,making it suitable for precise BMS applications.
S

SunView 深度解读

该超低温度系数带隙基准源技术对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统和ST系列储能变流器的BMS模块中,2.69 ppm/℃的温度系数和42 ppm/V线性灵敏度可显著提升电池电压采样精度,优化SOC/SOH估算算法,增强储能系统在-40℃至125℃宽温域的可靠性。该电流模式架构结合斩波技术消除失调的设计思路,可借鉴应用于SG系列逆变器的母线电压检测电路和车载OBC的电池管理模块,提升功率变换系统的控制精度。两点修调与曲率补偿方案为阳光电源开发高精度模拟前端芯片提供了工程化参考,支撑智能运维平台的精准数据采集需求。