高壓電池監視器整合isoSPI接口實(shí)現高速長(cháng)距離數據傳輸

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、堆疊式電池系統的高壓電池監視器LTC6804，它能以16位分辨率和優(yōu)于0.04%的準確度來(lái)測量12節高達4.2V的串聯(lián)連接電池。利用一個(gè)亞表面齊納電壓基準(類(lèi)似于高精度儀表中所使用的基準)，可在整個(gè)時(shí)間、溫度和工作條件下保持高精度。當串聯(lián)堆疊時(shí)，LTC6804允許在大型高壓系統中測量每節電池的電壓。它有6種工作模式可用，以?xún)?yōu)化更新率、分辨率和內置3階噪聲濾波器的低通響應。在最快速模式時(shí)，該器件可在290μs內測量所有電池。

Linear信號調理產(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(xiàn)路中的關(guān)鍵元件是電池監視器IC，它承擔了準確測量每節電池的電壓、電流和溫度并把相關(guān)數據傳送至一個(gè)控制電路的任務(wù)。同時(shí)，一個(gè)控制器運用電池數據來(lái)計算電池組的電荷狀態(tài)和健康狀況，它可以命令電池監視器對某些電池進(jìn)行充電或放電，以在電池組內部保持一種平衡的電荷狀態(tài)。

為實(shí)現一個(gè)穩健的通信系統，最常見(jiàn)的實(shí)現方案是采用一個(gè)隔離式CAN接口，需要微處理器、數字隔離器和CAN收發(fā)器。而LTC6804通過(guò)整合isoSPI內置接口，免除了CAN的成本和軟件復雜性。

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(xiàn)即可實(shí)現速率高達1Mb ps的長(cháng)距離數據傳送，這實(shí)現了模塊之間的數據傳輸。LTC6804可提供兩種互連選項，采用LTC6804-1時(shí)，多個(gè)器件采用菊鏈式連接，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)監視諸如電流和溫度等模擬信號，而且可通過(guò)電池電壓測量同時(shí)捕獲。此外，LTC6804可利用一個(gè)長(cháng)達2小時(shí)的可編程平衡定時(shí)器對每節電池進(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EEPROM可用來(lái)存儲串行化和校準數據，從而實(shí)現模塊化系統。

Brian Black強調，Linear電池監視器IC采用的是 ADC，而大多數同類(lèi)產(chǎn)品采用的是SAR型轉換器。盡管SAR速度更快，但是如果系統噪聲淹沒(méi)了信號，那么快速采集也就沒(méi)有意義了。轉換器具有內置的高階低通濾波功能電路，為了利用這種特性，LTC6804設計了6種用戶(hù)可編程的ADC速度，這使得用戶(hù)能夠為其系統選擇最佳的濾波和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之內完成測量。具有一個(gè)26 Hz截止頻率的慢速ADC設定值可用于消除EMI以實(shí)現周期性校準。

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

配合LTC6804，Linear還推出了LTC6820 isoSPI收發(fā)器，可跨長(cháng)達100米的隔離勢壘實(shí)現串行外圍接口(SPI)總線(xiàn)的雙向傳輸。使用LTC6820時(shí)，SPI數據被編碼成差分信號，然后通過(guò)雙絞線(xiàn)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1M Hz的SPI數據速率，并采用匹配的供應和吸收電流，以免除增設一個(gè)變壓器中心抽頭的需要，并同時(shí)降低EMI 。驅動(dòng)電流和比較器門(mén)限用兩個(gè)電阻器設定，從而允許優(yōu)化系統接線(xiàn)長(cháng)度和信噪比性能。