ADBMS6830B：多節(jié)電池監(jiān)測的理想選擇

在電池管理系統(tǒng)（BMS）的設計中，準確監(jiān)測電池狀態(tài)是確保電池安全、高效運行的關鍵。ADBMS6830B作為一款16通道多節(jié)電池監(jiān)測器，憑借其高精度、高可靠性和豐富的功能，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入了解一下這款芯片。

文件下載：ADBMS6830B.pdf

一、產(chǎn)品概述

ADBMS6830B能夠測量多達16個串聯(lián)電池單元，在全溫度范圍（-40°C至+125°C）內(nèi)，其終身總測量誤差（TME）小于2 mV，在3.3 V每節(jié)電池時，最大TME為±1.8 mV。其測量輸入范圍為 -2 V至 +5.5 V，適用于大多數(shù)電池化學體系，還能測量母線電壓。此外，它支持同時連續(xù)測量電池電壓，具備可配置的集成低通濾波功能，采用可堆疊架構，適用于高壓電池組，并內(nèi)置isoSPI接口，實現(xiàn)2 Mbps的隔離串行通信。

二、關鍵特性

高精度測量

C-ADC具有0.15 mV/bit的測量分辨率，S-ADC為1.5 mV/bit，輔助ADC同樣為0.15 mV/bit。在不同的輸入電壓范圍內(nèi)，C-ADC的TME表現(xiàn)出色，如在V DIF ≤ ±2.0 V時，TME為±1.5 mV；V DIF ≤ 3.3 V時，TME為±1.8 mV等。這種高精度的測量能力，能夠為電池管理系統(tǒng)提供準確的數(shù)據(jù)，有助于實現(xiàn)更精確的電池狀態(tài)監(jiān)測和控制。

冗余測量

通過C-ADCs和S-ADCs的冗余測量，能夠提高測量的可靠性?？梢酝ㄟ^直接設置ADCV命令中的冗余位（RD），或者間接同步S-ADCs到已運行的C-ADCs來實現(xiàn)冗余測量。在直接方法中，設置RD位后，C-ADCs和S-ADCs同時觸發(fā)，8 ms后比較平均結果，若結果不匹配且超過配置的閾值，會在狀態(tài)寄存器中設置相應的故障標志。

低功耗設計

ADBMS6830B具有多種低功耗模式，睡眠模式下的電源電流僅為4 μA。在低功耗電池監(jiān)測（LPCM）模式下，能夠在電池管理系統(tǒng)控制器休眠或不活動時，定期喚醒進行測量，平均LPCM電流根據(jù)測量周期不同而有所變化，如1秒測量周期時約為80 μA，32秒測量周期時約為12 μA。

通信接口

具備4線SPI和2線isoSPI兩種串行接口，可根據(jù)需要進行配置。isoSPI接口采用差分脈沖通信，具有低電磁干擾（EMI）敏感性和低輻射，支持長達20米的單雙絞線傳輸，適用于長距離、高速通信，并且具有雙向通信功能，可實現(xiàn)斷線保護。

電池平衡功能

每個通道支持高達300 mA的被動電池平衡，通過可編程的PWM控制放電電流。在不同的工作狀態(tài)下，如待機、REFUP、擴展平衡和測量狀態(tài)（放電超時未到期），都可以實現(xiàn)PWM放電功能。不過，在進行S測量時，部分ADC命令可以控制是否中斷PWM放電，以避免測量受到放電電流的影響。

三、工作模式

核心狀態(tài)

• 待機狀態(tài)：上電或復位后進入，可與芯片通信，可通過寫入PWM寄存器組啟用電池放電和平衡功能。此時參考和ADC關閉，看門狗和/或放電定時器運行，DRIVE引腳通過外部晶體管為V REG 引腳提供5.2 V電源。
• 睡眠狀態(tài)：看門狗定時器超時后進入，功耗最低，參考和ADC斷電，isoSPI端口處于空閑狀態(tài)，DRIVE引腳為0 V，內(nèi)部3 V穩(wěn)壓器為檢測喚醒信號和保留6字節(jié)用戶可編程數(shù)據(jù)供電。
• REFUP狀態(tài)：通過WRCFGA命令將配置寄存器組A中的REFON位設置為1可進入。此狀態(tài)下ADC關閉，參考上電，以便更快地啟動ADC轉換。
• 測量狀態(tài)：接收到有效的ADC命令（ADCV、ADSV、ADAX或ADAX2）后進入，參考和ADC上電。根據(jù)命令中的CONT位設置，可進行單次或連續(xù)轉換。
• 擴展平衡和DTM測量狀態(tài)：在DTM測量狀態(tài)下，芯片會定期監(jiān)測電池電壓，同時PWM平衡和放電定時器處于活動狀態(tài)，無需與主機控制器交互。當看門狗定時器到期且放電定時器監(jiān)測啟用且未超時，芯片進入擴展平衡狀態(tài)，繼續(xù)進行配置的PWM放電。

isoSPI狀態(tài)

• 空閑狀態(tài)：isoSPI端口斷電，接收到喚醒信號后進入就緒狀態(tài)。
• 就緒狀態(tài)：isoSPI端口準備好通信，串行接口電流取決于ISOMD引腳的狀態(tài)。若一段時間無活動，將返回空閑狀態(tài)；開始傳輸或接收數(shù)據(jù)時，進入活動狀態(tài)。
• 活動狀態(tài)：使用一個或兩個isoSPI端口進行數(shù)據(jù)傳輸，此時串行接口功耗最大，供電電流隨時鐘頻率增加而增加。

四、應用注意事項

電源供應

ADBMS6830B由V+和V REG 兩個引腳供電。V+輸入電壓需大于等于11 V，主要為高精度齊納參考電壓供電；V REG 輸入為5 V，為核心電路、isoSPI電路和放電開關供電。V REG 可以通過DRIVE引腳驅(qū)動的外部晶體管供電，也可以使用外部電源。不同工作狀態(tài)下，功耗有所不同，測量時的電流取決于開啟的ADC數(shù)量。

輸入濾波

由于ADBMS6830B采用過采樣的Δ - Σ ADC，對輸入濾波的要求相對較低。但為了濾除約4 MHz采樣頻率附近及以上的快速瞬態(tài)噪聲，需要為每個ADC添加RC低通去耦濾波器。對于未與相鄰通道共享濾波電阻的通道，建議使用200 Ω電阻，以避免引入測量誤差。若使用不同阻值的濾波電阻，可通過相應公式進行誤差補償。

電池平衡

可以使用內(nèi)部MOSFET或外部晶體管實現(xiàn)電池平衡。使用內(nèi)部MOSFET時，每個Sx輸出連接一個最大導通電阻為4 Ω的內(nèi)部MOSFET，可通過串聯(lián)外部電阻限制放電電流，最大放電電流建議不超過300 mA，并需監(jiān)測芯片溫度。對于需要更大平衡電流的應用，可以使用Sx引腳控制外部晶體管。

電池去填充

當監(jiān)測的電池數(shù)量少于16節(jié)時，需要注意一些問題。對于LQFP_EP封裝的ADBMS6830B，S1、S2和S3通道不能去填充，如果需要對下一個更高通道進行電池平衡。對于偶數(shù)節(jié)電池監(jiān)測，建議去填充一個或多個引腳對，并將相應輸入引腳連接到最高電池的正極；對于奇數(shù)節(jié)電池監(jiān)測，只使用某一引腳對的一個通道，且需將該通道前的濾波電阻減小到100 Ω，以保持電池電壓測量精度。

母線監(jiān)測和旁路

ADBMS6830B的所有電池測量通道都可以測量低至 -2 V的負電壓，可用于測量母線電壓。若不需要測量母線電壓，可以將母線連接到芯片的引腳對之間。但需要注意，使用通道測量母線時，會對相鄰通道的測量產(chǎn)生誤差，可通過調(diào)整濾波電阻或進行誤差補償來解決。

五、總結

ADBMS6830B以其高精度的測量能力、豐富的功能和靈活的應用方式，為電池管理系統(tǒng)的設計提供了強大的支持。在實際應用中，工程師需要根據(jù)具體需求，合理配置芯片的各項參數(shù)，注意電源供應、輸入濾波、電池平衡等方面的問題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。你在使用ADBMS6830B的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。