高壓電池監(jiān)視器整合isoSPI接口實(shí)現(xiàn)高速長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸

凌力爾特(Linear)推出面向混合電動(dòng)型和電動(dòng)型汽車(chē)以及其他高壓、堆疊式電池系統(tǒng)的高壓電池監(jiān)視器LTC6804，它能以16位分辨率和優(yōu)于0.04%的準(zhǔn)確度來(lái)測(cè)量12節(jié)高達(dá)4.2V的串聯(lián)連接電池。利用一個(gè)亞表面齊納電壓基準(zhǔn)(類(lèi)似于高精度儀表中所使用的基準(zhǔn))，可在整個(gè)時(shí)間、溫度和工作條件下保持高精度。當(dāng)串聯(lián)堆疊時(shí)，LTC6804允許在大型高壓系統(tǒng)中測(cè)量每節(jié)電池的電壓。它有6種工作模式可用，以?xún)?yōu)化更新率、分辨率和內(nèi)置3階噪聲濾波器的低通響應(yīng)。在最快速模式時(shí)，該器件可在290μs內(nèi)測(cè)量所有電池。

Linear信號(hào)調(diào)理產(chǎn)品部的產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Brian Black介紹說(shuō)，電池管理電子線路中的關(guān)鍵元件是電池監(jiān)視器IC，它承擔(dān)了準(zhǔn)確測(cè)量每節(jié)電池的電壓、電流和溫度并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至一個(gè)控制電路的任務(wù)。同時(shí)，一個(gè)控制器運(yùn)用電池?cái)?shù)據(jù)來(lái)計(jì)算電池組的電荷狀態(tài)和健康狀況，它可以命令電池監(jiān)視器對(duì)某些電池進(jìn)行充電或放電，以在電池組內(nèi)部保持一種平衡的電荷狀態(tài)。

為實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)健的通信系統(tǒng)，最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方案是采用一個(gè)隔離式CAN接口，需要微處理器、數(shù)字隔離器和CAN收發(fā)器。而LTC6804通過(guò)整合isoSPI內(nèi)置接口，免除了CAN的成本和軟件復(fù)雜性。

憑借isoSPI與一個(gè)簡(jiǎn)單變壓器的組合，LTC6804只需采用一根雙絞線即可實(shí)現(xiàn)速率高達(dá)1Mb ps的長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳送，這實(shí)現(xiàn)了模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。LTC6804可提供兩種互連選項(xiàng)，采用LTC6804-1時(shí)，多個(gè)器件采用菊鏈?zhǔn)竭B接，一個(gè)主處理器貫通所有器件；而采用LTC6804-2時(shí)，多個(gè)器件并聯(lián)連接至主處理器，對(duì)每個(gè)器件進(jìn)行個(gè)別尋址。

LTC6804可最大限度降低功耗，在休眠模式，僅從電池吸取不到4μA電流。通用I/O引腳可用來(lái)監(jiān)視諸如電流和溫度等模擬信號(hào)，而且可通過(guò)電池電壓測(cè)量同時(shí)捕獲。此外，LTC6804可利用一個(gè)長(zhǎng)達(dá)2小時(shí)的可編程平衡定時(shí)器對(duì)每節(jié)電池進(jìn)行被動(dòng)電荷平衡，即使處于睡眠模式時(shí)也不例外。LTC6804可與溫度傳感器、ADC、DAC和EEPROM等外部I2C器件連接。本機(jī)EEPROM可用來(lái)存儲(chǔ)串行化和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)模塊化系統(tǒng)。

Brian Black強(qiáng)調(diào)，Linear電池監(jiān)視器IC采用的是 ADC，而大多數(shù)同類(lèi)產(chǎn)品采用的是SAR型轉(zhuǎn)換器。盡管SAR速度更快，但是如果系統(tǒng)噪聲淹沒(méi)了信號(hào)，那么快速采集也就沒(méi)有意義了。轉(zhuǎn)換器具有內(nèi)置的高階低通濾波功能電路，為了利用這種特性，LTC6804設(shè)計(jì)了6種用戶(hù)可編程的ADC速度，這使得用戶(hù)能夠?yàn)槠湎到y(tǒng)選擇最佳的濾波和ADC速度組合。在其最高速度下，高電壓電池組中所有電池可在290 μs之內(nèi)完成測(cè)量。具有一個(gè)26 Hz截止頻率的慢速ADC設(shè)定值可用于消除EMI以實(shí)現(xiàn)周期性校準(zhǔn)。

LTC6804可很好地滿(mǎn)足混合/電動(dòng)型汽車(chē)和風(fēng)能、太陽(yáng)能等儲(chǔ)能系統(tǒng)所要求的可靠性、安全性，在-40度~125度的溫度范圍內(nèi)工作。

配合LTC6804，Linear還推出了LTC6820 isoSPI收發(fā)器，可跨長(zhǎng)達(dá)100米的隔離勢(shì)壘實(shí)現(xiàn)串行外圍接口(SPI)總線的雙向傳輸。使用LTC6820時(shí)，SPI數(shù)據(jù)被編碼成差分信號(hào)，然后通過(guò)雙絞線和一個(gè)簡(jiǎn)單、低成本的以太網(wǎng)變壓器發(fā)送。LTC6820支持高達(dá)1M Hz的SPI數(shù)據(jù)速率，并采用匹配的供應(yīng)和吸收電流，以免除增設(shè)一個(gè)變壓器中心抽頭的需要，并同時(shí)降低EMI 。驅(qū)動(dòng)電流和比較器門(mén)限用兩個(gè)電阻器設(shè)定，從而允許優(yōu)化系統(tǒng)接線長(zhǎng)度和信噪比性能。