ADBMS2950 簡(jiǎn)介

ADBMS2950 是一款適用于電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛以及其他電流或電壓檢測(cè)應(yīng)用的高壓電池組監(jiān)控器，它通過(guò)使用極低的偏移檢測(cè)分流電阻器的電壓降，從而測(cè)量電池組的電流，還可利用具有數(shù)字閾值比較器的快速過(guò)流 ADC 檢測(cè)過(guò)流條件，并通過(guò)具有最低延遲的專用過(guò)流警報(bào)線對(duì)結(jié)果進(jìn)行通信。

它共采用 12 個(gè)內(nèi)部緩沖高阻抗輸入，從而支持從外部傳感器或電阻分壓器測(cè)量電池組電壓、溫度、HV-Link 電壓、機(jī)箱隔離并監(jiān)控接觸器和保險(xiǎn)絲的狀態(tài)。同時(shí)提供 10 個(gè)通用 IO 引腳，其中 6 個(gè)數(shù)字輸出 (GPO) 支持開(kāi)漏和推挽輸出，可用于控制高壓晶體管，從而斷開(kāi)外部電阻分壓器的連接。4 個(gè)數(shù)字通用輸入/輸出 (GPIO) 還支持作為 I2C 或 SPI 控制器接口運(yùn)行，從而對(duì)外部 EEPROM 或其他串行外設(shè)尋址。

ADBMS2950 可應(yīng)用于電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛，備用電池系統(tǒng)，電網(wǎng)儲(chǔ)能等，如下圖 (圖1) 所示為其典型應(yīng)用。對(duì)于 SPI 或隔離式 isoSPI 與主機(jī)的通信，可以配置 ADBMS2950 的內(nèi)置串行接口，其他 isoSPI 端口支持連接 ADBMS2950 器件的菊花鏈，也可使用 ADBMS6830 或 ADBMS6832 (ADBMS683x) 電池監(jiān)控器進(jìn)行擴(kuò)展 (可選) 。

圖1 ADBMS2950 典型應(yīng)用

ADBMS2950 優(yōu)勢(shì)和特征

符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)，采用 48 引腳側(cè)可焊接 QFN 封裝，并且專門為在 ISO 26262 應(yīng)用中使用以獲得汽車安全完整性等級(jí)能力 D(ASIL D) 開(kāi)發(fā)了 ADBMS295xWFS。除此以外還具有以下幾種功能，如下表 (表1) 所示：

表1 ADBMS2950 功能特征

ADBMS2950 啟動(dòng)流程

如下圖 (圖2)、(圖3) 所示分別為 ADBMS2950 的時(shí)序規(guī)格和啟動(dòng)流程圖，接下來(lái)將對(duì)各流程狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明：

圖2 ADBMS2950 時(shí)序規(guī)格

圖3 ADBMS2950 啟動(dòng)流程圖

STANDBY 狀態(tài)

ADBMS2950 上電或軟復(fù)位后等待 200~500us 即可進(jìn)入 STANDBY 狀態(tài)，該狀態(tài)下主機(jī)可以與 ADBMS2950 通信，讀寫寄存器。如果 STANDBY 狀態(tài)下 ADC 還沒(méi)準(zhǔn)備好，可以通過(guò)讀取 CFGA 寄存器、檢查 REFUP 標(biāo)志位來(lái)區(qū)分 STANDBY 狀態(tài)和 REFUP 狀態(tài)。

REFUP 狀態(tài)

STANDBY 狀態(tài)下等待 3.5~4.5ms 后進(jìn)入 REFUP 狀態(tài)，該狀態(tài)下主機(jī)可以與 ADBMS2950 通信，在成功接收 ADC 命令 (ADI1,ADI2,ADV,ADX) 后，IC 將進(jìn)入 MEASURE 狀態(tài)并啟動(dòng) IxADC 校準(zhǔn)過(guò)程。

MEASURE 狀態(tài)

只要 ADBMS2950 從 REFUP 狀態(tài)中接收到一條 ADC 命令 (ADI1,ADI2,ADV,ADX) 后就會(huì)進(jìn)入 MEASURE 狀態(tài)，并一直保持到下電或發(fā)送 SRST 命令。在 MEASURE 狀態(tài)下，主機(jī)可以與 IC 通信，振蕩器、基準(zhǔn)和 UV/OV 電源監(jiān)視器在其指定范圍內(nèi)工作，此時(shí)的幾個(gè) ADC 不僅可以并行激活，還可以重復(fù)觸發(fā)或連續(xù)操作。

Calibration 周期

ADBMS2950 的 18 位 IxADC 執(zhí)行誤差校準(zhǔn)可以滿足其指定的性能，在 REFUP 狀態(tài)下接收到第一個(gè) ADI1、ADI2、ADV 或 ADX 命令時(shí)，IC 進(jìn)入 MEASURE 狀態(tài)，并開(kāi)始兩階段的自校準(zhǔn)過(guò)程，但過(guò)程中 ADI1 或 ADI2 命令必須與 OPT=0b0000 一起發(fā)送。

第一階段自校準(zhǔn)

在第一階段，IxADC 啟動(dòng)并執(zhí)行一個(gè)操作初始偏移校準(zhǔn)超過(guò)八個(gè)轉(zhuǎn)換 (tIxADC_STARTUP)，在此期間，IxADC 結(jié)果不可用，并且不發(fā)出任何額外的 ADI1 或 ADI2 命令。如果需要，ADI1 或 ADI2 命令必須與 OPT = 0b0000一起發(fā)送，因此不建議在第一階段對(duì) IxADC 或 VBxADC 進(jìn)行任何診斷測(cè)量。

第二階段自校準(zhǔn)

第二階段在第一階段之后立即自動(dòng)開(kāi)始，此時(shí)將在 128 次轉(zhuǎn)換中執(zhí)行更精確的偏移校準(zhǔn)。在此階段，每個(gè) IxADC 都可以正常操作，也可以在其中一種診斷模式下操作。然而 IxADC 可能有無(wú)法達(dá)到其指定的失調(diào)電壓性能的情況，并且 IxADC 結(jié)果中可能會(huì)出現(xiàn)小于 ±6 lbs 的恒定剩余失調(diào)誤差，但=其他 IxADC 規(guī)范并不受影響。在第二階段結(jié)束后，兩個(gè) IxADC 恢復(fù)正常運(yùn)行。

在完成 136 (8+128) 次轉(zhuǎn)換后，可以發(fā)現(xiàn) STAT 寄存器 IxCAL 標(biāo)志位在兩階段校準(zhǔn)完成之前一直處于低位，校準(zhǔn)所需的總時(shí)間 = tIxADC_STARTUP + tIxADC_CALIBRATION。IxCNT 寄存器在第一階段為零，在第二階段正常運(yùn)行。

當(dāng)通過(guò) ADV 或 ADX 命令啟動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)，沒(méi)有 IxADC 結(jié)果可用，并且 IxCNT 保持為零。當(dāng)通過(guò)單次 ADIx 命令開(kāi)始校準(zhǔn)時(shí)，IxADC 結(jié)果在 tixADC_STARTUP 之后可用，這是完成 9(8+1) 次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。在此之后將 IxCNT 設(shè)置為 1，隨后的單次轉(zhuǎn)換即可在常規(guī) IxADC 轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)完成。當(dāng)通過(guò)連續(xù)的 ADIx 命令開(kāi)始校準(zhǔn)時(shí)，IxCNT 在 9(8+1) 次轉(zhuǎn)換后開(kāi)始遞增，并且 IxADC 結(jié)果寄存器不斷更新。

ADBMS2950 通信方式

ADBMS2950 支持 4 線 SPI 和 isoSPI 兩種通信方式，如下圖 (圖4) 所示：

圖4 ADBMS2950 通信方式

ADC 簡(jiǎn)介

前文介紹了 ADBMS2950 的基本功能、特征、啟動(dòng)流程和通信方式，接下來(lái)為大家介紹幾種 ADC 和檢測(cè)過(guò)流機(jī)制。

兩路 16-BIT 電壓測(cè)量 ADC (V1ADC,V2ADC) 用來(lái)測(cè)量 V1~V10，VREF2 引腳電壓，更新率 0.26ms，沒(méi)有連續(xù)測(cè)量功能。

一路 16-BIT AUXADC 用來(lái)測(cè)量 (VDIV,EPAD,VREF1P25,VDIG,VDD,TMP1,VREG,TMP2)，8 通道轉(zhuǎn)換完成時(shí)間 2.12ms，沒(méi)有連續(xù)測(cè)量功能。

兩路 18-BIT 電池組電流測(cè)量 ADC (I1ADC,I2ADC)，更新率 1ms，可以連續(xù)測(cè)量累加 ADC 值，通過(guò)配置 ACCN 改變累加次數(shù)，并將累加值存到寄存器 IxACC。

兩路 16-BIT 電池組電壓測(cè)量 ADC (VB1ADC,VB2ADC)，更新率 1ms，可以連續(xù)測(cè)量累加 ADC 值，通過(guò)配置 ACCN 改變累加次數(shù)，并將累加值存到寄存器 VBxACC。

ADC 過(guò)流機(jī)制

ADC 過(guò)流機(jī)制框圖如下圖 (圖5) 所示，用三路 7-BIT 過(guò)流 ADC (OC1ADC, OC2ADC, OC3ADC) 測(cè)量電流值時(shí)，將電流值與 OCx 閾值比較，輸出結(jié)果到多數(shù)表決器，若超過(guò)兩路電流 (包含兩路) 過(guò)流，OCA/OCB 引腳輸出過(guò)流告警。

圖5 ADC過(guò)流機(jī)制框圖

如果將 OC 閾值在 CFGB.OCxTH 寄存器配置，配置完過(guò)流閾值需要設(shè)置 CFGA.OCEN=0 再 CFGA.OCEN=1 閾值才能生效。通過(guò) CFGB.OCMODE，OCA 和 OCB 引腳可以配置成不同輸出模式，詳細(xì)描述如下表 (表2) 所示：

表2 OCA 和 OCB 輸出模式配置

總結(jié)

本文為大家介紹了 ADBMS2950 的基本功能特性、啟動(dòng)后各流程狀態(tài)特征和其通信方式，以及 ADC 和過(guò)流檢測(cè)機(jī)制。

審核編輯：劉清