作者：蘇劍軍 公司：駿龍科技

ADBMS2950簡(jiǎn)介

ADI的ADBMS2950是一款適用于電動(dòng)車(chē)輛、混合動(dòng)力車(chē)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(zhuān)用過(guò)流警報(bào)線(xiàn)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(chē)輛和混合動(dòng)力車(chē)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(zhuān)門(mén)為在ISO 26262應(yīng)用中使用以獲得汽車(chē)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

一、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(xiě)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)。

二、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。

三、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。

四、Calibration周期

ADBMS2950的18位IxADC執(zhí)行誤差校準(zhǔn)可以滿(mǎn)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。

①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。

②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。更多技術(shù)細(xì)節(jié)您可以咨詢(xún)駿龍科技的技術(shù)人員。

ADBMS2950通信方式

ADBMS2950支持4線(xiàn)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。 

①兩路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；

②一路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；

③兩路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；

④兩路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ADI 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。欲了解更多技術(shù)細(xì)節(jié)和ADI相關(guān)方案，您可聯(lián)系駿龍科技各地辦事處。駿龍科技的技術(shù)人員愿意為您提供更詳細(xì)的技術(shù)支持。 

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