寬電流傳感拓撲實現(xiàn)高精度12V汽車電池的高側檢測
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
如圖1所示，模擬信號斬波器位于AS8525的輸入焊點，它在標稱14V共模輸入電壓下接收分流信號。斬波信號通過可編程增益放大器(PGA)放大，電平轉換到一個低共模電壓，并轉發(fā)到AS8510模數(shù)轉換器(ADC)。(在此應用中，AS8510的內(nèi)部斬波器必須禁用，且PGA必須旁路。)專用的Chop_Clock引腳必須啟用，以支持平均和斬波功能的同步。
對于電壓測量，電池電壓由AS8525內(nèi)部的精密電阻衰減器進行衰減，并以差分形式轉發(fā)到AS8510的第二個數(shù)據(jù)采集通道(見圖2)。該通道可以復用外部或內(nèi)部溫度傳感器的輸入通道。
圖2 ：高側汽車電池傳感器的電壓檢測功能。
(負載、外部溫度傳感器、斬波器、內(nèi)部溫度傳感器、DSP+接口)
從功能模塊的劃分來看，AS8525具備每個與實際電池電壓相關的功能，但低電壓信號調(diào)理功能是在AS8510內(nèi)實現(xiàn)的。AS8525是由0.35微米60V CMOS技術制造的，它也提供了兩個帶有上電復位和電壓監(jiān)控的低壓降穩(wěn)壓器(LDO)，以及一個LIN總線收發(fā)器和高精度電壓衰減器。系統(tǒng)設計人員可以選擇使用AS8525內(nèi)的兩個獨立的LDO，將來自AS8510數(shù)字部分的模擬信號與來自微控制器的信號分離開來。
溫度檢測有兩個選擇：如果傳感器位于電池極，AS8510的內(nèi)部溫度傳感器能通過電池極、分流電阻和PCB拾取電池溫度。另外一個選擇，如果傳感器的電子部分位于遠離電池的另一車廂，就要使用外部溫度傳感器。 大共模輸入信號產(chǎn)生的典型電流測量誤差為0.05％/V。由于用于分流電阻的共模輸入信號與電池電壓相同，而且電池電壓是與電流同步測量的，這個誤差可以利用外部微控制器的軟件來糾正。共模誤差的準確值可以通過尾行校準來捕捉：在兩個差分共模分流電壓中施加一個參考電流，作為校準因子來測量偏差并存儲該準確值。
圖 3 ：采用奧地利微電子AS8525和AS8510的高側汽車電池傳感器電路圖 具備SPI到微控制器輸出的高側電池傳感器電路見圖3。在PCB設計方面，分流電阻應該用很短且對稱的信號線連接HRSHH和HRSHL。其他來源的任何一種耦合必須避免。最好的結果是將AS8525和AS8510直接焊接在PCB上的分流電阻上。通過下面的熱板加熱分流電阻直到焊錫熔化就可以實現(xiàn)。 為了獲得良好的EMC性能，所有的差分信號線都需要并攏在一起并盡可能對稱。 結論 AS8510 + AS8525芯片組為在1kHz的典型采樣率下的12V高側電流、電壓和溫度檢測系統(tǒng)提供了信號調(diào)理、電源管理和通信層。通過使用100μΩ分流電阻，在1,600A的電流范圍內(nèi)及精度優(yōu)于1%時，其分辨率可下降到2.5mA。電壓測量精度為12位或更高。 在電流監(jiān)測模式下待機電流通常是80μA。它完全符合所有適用的汽車標準。該芯片組的負載突降保護高達42V，并提供了分流和電池電壓檢測輸入極性反接保護。 |
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