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

凌力爾特(Linear)推出面向混合電動型和電動型汽車以及其他高壓、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)確度來測量12節(jié)高達(dá)4.2V的串聯(lián)連接電池。利用一個亞表面齊納電壓基準(zhǔn)(類似于高精度儀表中所使用的基準(zhǔn))，可在整個時間、溫度和工作條件下保持高精度。當(dāng)串聯(lián)堆疊時，LTC6804允許在大型高壓系統(tǒng)中測量每節(jié)電池的電壓。它有6種工作模式可用，以優(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，該器件可在290μs內(nèi)測量所有電池。

Linear信號調(diào)理產(chǎn)品部的產(chǎn)品市場經(jīng)理Brian Black介紹說，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)傳送至一個控制電路的任務(wù)。同時，一個控制器運用電池數(shù)據(jù)來計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)。

為實現(xiàn)一個穩(wěn)健的通信系統(tǒng)，最常見的實現(xiàn)方案是采用一個隔離式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與一個簡單變壓器的組合，LTC6804只需采用一根雙絞線即可實現(xiàn)速率高達(dá)1Mb ps的長距離數(shù)據(jù)傳送，這實現(xiàn)了模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。LTC6804可提供兩種互連選項，采用LTC6804-1時，多個器件采用菊鏈?zhǔn)竭B接，一個主處理器貫通所有器件；而采用LTC6804-2時，多個器件并聯(lián)連接至主處理器，對每個器件進(jìn)行個別尋址。

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引腳可用來監(jiān)視諸如電流和溫度等模擬信號，而且可通過電池電壓測量同時捕獲。此外，LTC6804可利用一個長達(dá)2小時的可編程平衡定時器對每節(jié)電池進(jìn)行被動電荷平衡，即使處于睡眠模式時也不例外。LTC6804可與溫度傳感器、ADC、DAC和EEPROM等外部I2C器件連接。本機(jī)EEPROM可用來存儲串行化和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從而實現(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)噪聲淹沒了信號，那么快速采集也就沒有意義了。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)計了6種用戶可編程的ADC速度，這使得用戶能夠為其系統(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)完成測量。具有一個26 Hz截止頻率的慢速ADC設(shè)定值可用于消除EMI以實現(xiàn)周期性校準(zhǔn)。

LTC6804可很好地滿足混合/電動型汽車和風(fēng)能、太陽能等儲能系統(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，可跨長達(dá)100米的隔離勢壘實現(xiàn)串行外圍接口(SPI)總線的雙向傳輸。使用LTC6820時，SPI數(shù)據(jù)被編碼成差分信號，然后通過雙絞線和一個簡單、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)一個變壓器中心抽頭的需要，并同時降低EMI 。驅(qū)動電流和比較器門限用兩個電阻器設(shè)定，從而允許優(yōu)化系統(tǒng)接線長度和信噪比性能。