好家伙！爆火的BMS，拆开它的主板，竟藏着这颗150V耐压的国产DCDC芯片，稳得一批
咱们将主板放大，丝印上标着Hi9263，ESOP8封装，个头虽然不大，但在这块板子上作用可不小。
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BMS简介
BMS，咱们也叫电池管理系统，这几年一直是个挺火的领域。为啥火呢？主要还是新能源产业爆发式增长，大家对电池的安全、寿命、效率要求越来越高。再加上全球能源结构转型、电动化普及，储能需求也跟着猛涨，BMS作为电池系统的智慧大脑，自然就成了不可或缺的核心部件。
说到新能源，最近国际局势也挺有意思，油价从7块多蹭蹭涨到了差不多9块左右。高油价加上能源安全的焦虑，咱们国家推的新能源汽车，在这种大环境下，经济性、安全性和战略价值都越来越明显了。
那BMS到底是干啥的呢？简单说，BMS的工作就两件事：硬件负责感知和执行，主控盒、高压盒、低压管理系统加上各种传感器、继电器、熔断器，把电池的状态摸得清清楚楚。软件负责决策和沟通，盯着电压、电流、温度这些关键数据，跟整车控制器、充电机协调，把充放电控制得妥妥当当。
好，问题来了——BMS自己也得用电吧，电从哪儿来？
所以BMS里用那种高输入电压的DCDC芯片，就是为了直接从高压动力电池取电，高效降压成低压，给这些电路供电。这么设计，系统架构简单了，不用先转给低压辅助电池再转一道，能量损耗也少了。而且，系统休眠或者低压电池亏电的时候，这颗DCDC还能保证BMS的基本监控和通信功能，可靠性更高。
所以说，这颗能扛100V以上输入电压的DCDC芯片，在BMS里头还真是个关键角色。
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Hi9263芯片介绍
今天要聊的这颗Hi9263，就是专门干这个活的。
先看基本参数：输入电压范围6V到150V，输出电压可调，范围从1.2V到48V，输出电流3A（内置MOS版本）。这个电压范围意味着什么？意味着不管是48V的电动自行车、72V的两轮车，还是上百伏的电动汽车高压系统，它都能直接从电池取电，不用额外加一级变换。
这颗芯片有几个比较实用的特点：
1、输入电压可持续150V
150V的耐压给足了余量。实际应用中，高压母线会有尖峰、有波动，留够余量系统才稳。很多客户关心能不能超过140V，Hi9263的150V耐压设计就是奔着这个来的，实测冗余足够，用在BMS主控供电或者预驱供电上，心里踏实。
2、超快动态响应，低纹波
这颗芯片用了专利算法控制，动态响应速度很快。实际好处是什么？就是负载突然变化的时候，输出电压不会忽高忽低、来回晃荡，能快速稳住。同时输出纹波也控制得比较低，这对给AFE、MCU这类对供电质量敏感的负载来说，很关键。
3、内部集成随机序列编码抖频，优化EMI
EMI问题在电源设计里一直比较头疼。Hi9263内部集成了随机序列编码抖频技术，简单说就是把开关频率的能量分散开，不会集中在某个频点上往外辐射。实际做产品的时候，过EMC测试能省不少事，不用在滤波电路上堆太多元件。
如下是EMI实测报告，最低余量在也有6dB以上，在40~45MHz频段之间。
4、多种保护，系统更可靠
过温保护、输出短路保护、欠压保护、软启动这些功能都有。软启动电容外接，可以根据实际需求调节启动时间，避免上电瞬间冲击电流太大。使能脚也有，需要关断的时候直接拉低就行。
再说说封装。Hi9263是ESOP8封装，带底部散热焊盘，3A输出下散热压力不大。
相比外置MOS的方案，内置MOS省了选型匹配的麻烦，PCB面积也小，对空间紧张的板子比较友好。
5、超低功耗，待机不费电
咱们来看看这颗芯片的低功耗表现。这里有两张曲线图，分别测了不同输入电压和输出电压下的情况。
先说待机：把EN脚拉低，芯片就进入待机模式，这时候功耗最高才1uA，基本上不费电。
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参考设计
这是典型的应用电路，外围电路简单。VIN跟芯片的输入引脚直连，输入电压最高可以达到150V。
当输入电压超过120V时，原厂已经明确给出了建议：在SW引脚和BST引脚之间串联一个100Ω电阻。这个取值是经过严格测试的，因为电阻太大或太小都会影响电路性能。这里不得不夸一下原厂，在高压应用场景下直接把重点划了出来，省去了咱们工程师反复调试的麻烦，既可靠又省心。
这个电阻主要有两个作用：
1、减缓高侧MOS管的开启速度，抑制开关节点的电压尖峰；
2、限制自举电容首次上电时的浪涌充电电流，防止烧坏驱动芯片。
如果你想了解更多，可以参考我之前写的一篇文章群友提问: DC–DC芯片的BOOT引脚是用来干什么的？怎么理解自举电容？
1、输出电压设置
通过FB脚外接电阻分压来设定，FB参考电压是1.2V。
2、电感选择
电感的计算公式手册里给了，大致思路是根据输入输出电压、开关频率、输出电流和纹波系数来算。纹波系数通常取0.2到0.4之间。
感兴趣的朋友可以深入研究一下，觉得麻烦的也可以直接引用参考设计。
3、输出电容
4、SS软启动电容
建议1uF，接在SS脚和地之间。
5、可调CS采样电阻基准，降低检测损耗
电流检测这块，芯片的CS管脚可以设置过流点。通过调节外部电阻，能灵活配置过流保护阈值。而且采样基准设计得比较低，CS检测电阻上的损耗就小，对提高整体效率有帮助。
还有一些其它电路设计要点，这里就不再一一列出，感兴趣的朋友可以咨询原厂获取设计资料。
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Demo板介绍与测试参数
基于Hi9263做了Demo板，输入12V到120V，输出5V/1.5A。这个配置基本覆盖了常见应用场景。
下图是Demo板PCB和实物的顶层图片，有两个大的电解电容，一个是电压输入，一个是电压输出。大电解电容主要用于滤除脉动直流中的低频纹波，让电压更平稳。
下图是Demo板PCB和实物的底层图片，我们的DCDC控制芯片就在这一面，配合输出的大电感，还有相关阻容元件。
开关机软启动效果明显，无过冲。
动态响应：负载从轻载到满载跳变，输出电压跌落幅度小，恢复时间快，没有震荡。
短路保护及时，能正常开启和关闭。
温升测试通过，整体表现良好，即使输入130V，IC本身最高温度为86.3℃。
从测试结果来看，这颗芯片在高压输入、低压大电流输出的场景下，稳定性和可靠性都经得起推敲。
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小结
Hi9263是一颗输入耐压150V、输出电流3A的异步降压DCDC控制器，内置MOS，封装小，外围电路简洁。它主要解决的是高压母线直接取电、降压给低压系统供电的问题，在BMS、电动自行车转换器、换电柜、工业控制、无人机这些领域，都能用得上。
