国产BMS AFE芯片一窥：从晶华微的两款新品说起

关注电子工程专辑的读者对杭州晶华微电子股份有限公司应该不会陌生——晶华微未上市之时，我们就已经在关注这家企业的芯片产品。

晶华微旗下主营业务三大类：医疗健康SoC芯片、工业控制及仪表芯片、智能感知SoC芯片。从财务数字来看，晶华微从2023年开始大幅增加了研发投入：2024半年报仍然显示研发投入占营业收入比例53.65%——这在芯片企业中都是很少见的数字。

在IIC Shanghai 2025的第29届高效电源管理及宽禁带半导体技术应用论坛上，杭州晶华微电子市场总监葛景源谈到，晶华微现有产品的核心技术在于高精度ADC及混合SoC，“这就让我们的产品在一些关键指标上，如高精度采样、低功耗控制、噪声处理与抗干扰能力、高集成度模块设计等在业界都处于行业前列水平。”这也符合我们此前对晶华微这家公司的认知。

杭州晶华微电子市场总监 葛景源

葛景源在这次的主题演讲中主要介绍了晶华微的BMS AFE（电池管理系统模拟前端）。作为信号链路中的一部分，很多读者应该知道晶华微的AFE模拟前端产品线在医疗和工控领域都表现不错，也是依托于高精度ADC与混合SoC技术积累，“2008年以后晶华微就发布了多款专用型AFE模拟前端产品。”

如医疗AFE广泛应用于体脂秤和健康秤、血压计与血氧计、温度检测设备等——这应当也是目前晶华微最擅长的应用方向，获得了较高的市场份额；工控AFE多年前就已经指向“国产替代”，在压力变送器、温度变送器、数字万用表等产品上都有布局——葛景源说晶华微在该领域也是行业第一梯队；

而本次介绍的BMS AFE当属晶华微推出不久的新品。葛景源表示基于晶华微在工业与消费领域的积累，“历时两年多，最终在2024年下半年成功发布并量产了BMS AFE模拟前端。”“这类芯片的发布和量产，让我们涉足到了两轮动力电池、工业与家用储能、消费级清洁器与工具市场”。

实际在2024半年报的在研项目中，我们就看到了包括“新立项锂电池保护、锂电池AFE等项目”，用于“扩充公司的BMS产品线”的表述。所以BMS AFE应当也是后疫情时代及行业下行期内，晶华微着眼扩展的新市场。基于电子过程专辑此前对晶华微的多次采访，其实很容易理解晶华微的市场扩展逻辑：围绕晶华微在高精度ADC、丰富的模拟信号链电路、软件算法三个方向上的优势，拓展更多应用边界。

那么我们就借着晶华微这次在IIC Shanghai之上的演讲，来看看上市不久的BMS AFE新品。这也有助于我们观察当代国产BMS AFE的发展程度。

BMS AFE产品布局及两款重点新品

AFE芯片在锂电池系统中是BMS的核心组件之一，其核心功能是高精度采集电池状态参数，并实现精准安全保护，被很多人称为锂电池系统的“感官神经”——其实际表现直接影响到电池安全和寿命。

主题演讲中，葛景源着重介绍了两款新品SDM9117与SDM9110。其中SDM9117支持最高17串锂离子电池，面向应用如两轮电动车（两轮电动自行车、电瓶车、电摩）、储能场景（如家用储能、便携储能）；而SDM9110是支持6-10串电池的模拟前端，更多面向消费市场，如包括洗地机在内的智能清洁器，也支持小型移动电源场景。

葛景源表示，前者的产品特点主要在于通过高精度采样、保护等模块的高度集成，在功能覆盖上相对全面；与此同时，“考虑到部分客户有出口需求，安规认证考量，这颗模拟前端做到了内置双重保护”——针对电压、电流与温度做了2次保护，给产品更可靠更高安全等级。 

而主要面向消费市场的SDM9110据说目前在市场中已经获得了相当程度的青睐和认可。这是“因为在做产品设计时，我们就考虑到部分终端客户出于成本或各种考量，MCU可能发生掉电等意外情况；SDM9110能够独立保护，不依赖于MCU，内置的EEPROM能够在MCU掉电时自动存储数据”——当然这也是SDM9117具备的能力。

详细看看这两颗AFE芯片

SDM9117标称支持17串电池的电压测量，全温度范围测量误差<±15mV；支持最高400kHz的I2C通信；如前所述，内置的EEPROM可设置过压、欠压、欠流、过温等一、二级保护阈值；内置30mA电流均衡开关，也支持外部均衡扩展；安全保护功能相对全面，如断线检测、二次过程保护等......其具体规格如下图所示：

SDM9117 10-17节模拟前端

葛景源谈到了SDM9117的几大亮点，

1. 首先是高采样精度：14位SAR ADC电压测量，全温范围内的电压采样精度在国内处于前列水平；且有16位Sigma-Delta ADC专门用于电流测量，基于可编程数字滤波可降低零漂采样误差；
2. 其次是低功耗，在常规测量模式之下，电流可控制在125μA以内，在行业里同样是优秀水平；
3. 耐负压，充电驱动CHG耐负压80V，不需要考虑外接PNP三极管实现耐负压设计，则实现了整体成本的降低；
4. 能够指示电池每节cell的故障状态及每个NTC开短路状态，有利于工程师及时掌握BMS信息，做出分析并解决问题；
5. 内置两路可配置LDO（1.8V, 3.3V, 5.0V），最大输出电流50mA，也能帮助客户节约外围设计成本。

葛景源说自去年这颗芯片推向市场以后，晶华微就开始和行业的标杆客户做测试验证，“目前已经能够提供完整的测试和验证相应的配置资料”，“包括EVB测试板、上位机测试软件；通过测试软件的控制寄存器部分，可手动配置均衡参数、配置保护参数点；通过数据寄存器，可配置外部引脚功能...”

SDM9117两轮车应用方案

而在配套的典型应用方案方面，葛景源列举了两轮车和储能应用。在两轮车应用中，基于国家对电动两轮车三个类型的定义（电动自行车、电瓶车、电摩），晶华微也开发了3款对应的方案。基于AFE+MCU方案的demo板，客户可做测试。

“主要围绕48V与60V应用平台，SDM9117可做匹配与适用。”尤为值得一提的是，其中体现晶华微强项的典型如SOC/SOH算法——包含了晶华微的核心专利，确保高精度的电池健康状态和容量监测...

储能应用方案上，“面向16串电池、48V,100A平台，及并机使用需求（多板并联），可以满足最高5度（kW·h）电量的储能。”亮点特性如针对硬件保护的充电限流模块，同样有高精度SOC/SOH算法，常用的CAN、RS-485、串口等通讯接口支持，还有自动配址手动拨码功能，以及智能充放电算法——这也是晶华微的长项，即通过实时监控电池包状态达成合理的充放电电流，延长电池使用寿命。

SDM9110 6-10节模拟前端

另一款在电池串数支持方面相对略少（6-10串）的SDM9110，如前所述更偏向消费类应用。

SDM9110的应用，不少出于成本考量，配套的MCU选型要求不高，可能发生掉电的问题——所以SDM9110内置EEPROM，可确保在MCU掉电后，数据仍正常存储——葛景源说这一点也得到了客户的广泛认可。另外晶华微也强调了这颗芯片比较全面的保护功能，“原本依赖于MCU的防护，SDM9110可进行独立保护。”

针对这颗芯片，晶华微为其配套推出的是一款基于8串磷酸铁锂电池的300W便携储能应用。在晶华微看来，户外经济发展迅速，未来会有更多个人、家庭在露营等场景中用到这类便携型电源，”所以我们基于SDM9110，推出了0.5度电的便携方案。”

系统层面与前述SDM9117的储能方案类似，也提供全方位的软硬件保护；并匹配晶华微的高精度SOC/SOH算法；支持CAN, RS-485, 串口通讯；支持故障、动态、历史数据记录；功耗优化支持，像是低功耗休眠模式；以及同样可满足并机使用需求。

AFE国产替代还有广阔空间

从去年至今就企业和产品层面，对晶华微而言有3个大事件：（1）宣布以2亿元收购智芯微100%股权，旨在加速布局智能家电控制芯片市场；（2）推出SD82F466 HCT血糖仪SoC芯片——实际在晶华微2024半年报里也提到了HCT血糖仪SoC芯片的即将量产；

（3）即前文介绍的，晶华微发布首款支持17串电池的高精度AFE芯片，并且也围绕BMS+MCU特定应用场景搭建起了整体解决方案。

从这几个大事件，我们都不难发现晶华微这两年的产品发展策略，始终在于找寻更多的市场机会，依托于原本已获取的市场优势和产品技术积累，在有技术共性的更多市场上做开拓和探索。BMS AFE芯片新品的推出，也体现了这一策略；而且到目前为止，量产与产品推广都比较顺利，上述应用方案也已经迈入全面推广阶段。

葛景源在总结中说整个AFE模拟前端市场的国产化率仍然是比较低的，国产芯片在整个市场上的占有率甚至还不足5%。从2024年的数据来看，非车规场景的国产AFE芯片已经获得了一定程度的突破，但车规级AFE芯片市场仍相对堪忧（<5%）。

实际上目前进入到BMS AFE市场的国产企业已然不少（芯查查数据显示该赛道市场玩家已经超过50个），但对于始终在尝试提高国产化率且已经取得成绩的晶华微而言，AFE赛道显然是值得投入的；从商业角度看，这也是具备“充足成长空间的市场”，“值得包括晶华微在内的优质国产芯片企业，携手共同成长和努力，促进AFE真正走向国产化。”想必晶华微还将在后续发展中推出面向更多应用的AFE芯片产品。