ADI ADBMS2950高压电池组监控器

作者：苏剑军 公司：骏龙科技

ADBMS2950简介

ADI的ADBMS2950是一款适用于电动车辆、混合动力车辆以及其他电流或电压检测应用的高压电池组监控器，它通过使用极低的偏移检测分流电阻器的电压降，从而测量电池组的电流，还可利用具有数字阈值比较器的快速过流ADC检测过流条件，并通过具有最低延迟的专用过流警报线对结果进行通信。

它共采用12个内部缓冲高阻抗输入，从而支持从外部传感器或电阻分压器测量电池组电压、温度、HV-Link电压、机箱隔离并监控接触器和保险丝的状态。同时提供10个通用IO引脚，其中6个数字输出(GPO)支持开漏和推挽输出，可用于控制高压晶体管，从而断开外部电阻分压器的连接。4个数字通用输入/输出(GPIO)还支持作为I2C或SPI控制器接口运行，从而对外部EEPROM或其他串行外设寻址。 

ADBMS2950可应用于电动车辆和混合动力车辆，备用电池系统，电网储能等，如下图(图1)所示为其典型应用。对于SPI或隔离式isoSPI与主机的通信，可以配置ADBMS2950的内置串行接口，其他isoSPI端口支持连接ADBMS2950器件的菊花链，也可使用ADBMS6830或ADBMS6832 (ADBMS683x) 电池监控器进行扩展 (可选) 。

图1 ADBMS2950典型应用

ADBMS2950优势和特征

符合AEC-Q100标准，采用48引脚侧可焊接QFN封装，并且专门为在ISO 26262应用中使用以获得汽车安全完整性等级能力D(ASIL D)开发了ADBMS295xWFS。除此以外还具有以下几种功能，如下表(表1)所示：

表1 ADBMS2950功能特征

ADBMS2950启动流程

如下图(图2)、(图3)所示分别为ADBMS2950的时序规格和启动流程图，接下来将对各流程状态进行说明：

图2 ADBMS2950时序规格

图3 ADBMS2950启动流程图

一、STANDBY状态

ADBMS2950上电或软复位后等待200~500us即可进入STANDBY状态，该状态下主机可以与ADBMS2950通信，读写寄存器。如果STANDBY状态下ADC还没准备好，可以通过读取CFGA寄存器、检查REFUP标志位来区分STANDBY状态和REFUP状态。

二、REFUP状态

STANDBY状态下等待3.5~4.5ms后进入REFUP状态，该状态下主机可以与ADBMS2950通信，在成功接收ADC命令(ADI1,ADI2,ADV,ADX)后，IC将进入MEASURE状态并启动IxADC校准过程。

三、MEASURE状态

只要ADBMS2950从REFUP状态中接收到一条ADC命令(ADI1,ADI2,ADV,ADX) 后就会进入MEASURE状态，并一直保持到下电或发送SRST命令。在MEASURE状态下，主机可以与IC通信，振荡器、基准和UV/OV电源监视器在其指定范围内工作，此时的几个ADC不仅可以并行激活，还可以重复触发或连续操作。

四、Calibration周期

ADBMS2950的18位IxADC执行误差校准可以满足其指定的性能，在REFUP状态下接收到第一个ADI1、ADI2、ADV或ADX命令时，IC进入MEASURE状态，并开始两阶段的自校准过程，但过程中ADI1或ADI2命令必须与OPT=0b0000一起发送。

①第一阶段自校准

在第一阶段，IxADC启动并执行一个操作初始偏移校准超过八个转换(tIxADC_STARTUP)，在此期间，IxADC结果不可用，并且不发出任何额外的ADI1或 ADI2命令。如果需要，ADI1或ADI2命令必须与OPT = 0b0000一起发送，因此不建议在第一阶段对IxADC或VBxADC进行任何诊断测量。

②第二阶段自校准

第二阶段在第一阶段之后立即自动开始，此时将在128次转换中执行更精确的偏移校准。在此阶段，每个IxADC都可以正常操作，也可以在其中一种诊断模式下操作。然而IxADC可能有无法达到其指定的失调电压性能的情况，并且IxADC结果中可能会出现小于±6 lbs的恒定剩余失调误差，但=其他IxADC规范并不受影响。在第二阶段结束后，两个IxADC恢复正常运行。

在完成136 (8+128)次转换后，可以发现STAT寄存器IxCAL标志位在两阶段校准完成之前一直处于低位，校准所需的总时间= tIxADC_STARTUP + tIxADC_CALIBRATION。IxCNT寄存器在第一阶段为零，在第二阶段正常运行。

当通过ADV或ADX命令启动校准时，没有IxADC结果可用，并且IxCNT保持为零。当通过单次ADIx命令开始校准时，IxADC结果在tixADC_STARTUP之后可用，这是完成 9(8+1)次转换所需的时间。在此之后将IxCNT设置为1，随后的单次转换即可在常规IxADC转换时间内完成。当通过连续的ADIx命令开始校准时，IxCNT在9(8+1) 次转换后开始递增，并且IxADC结果寄存器不断更新。更多技术细节您可以咨询骏龙科技的技术人员。

ADBMS2950通信方式

ADBMS2950支持4线SPI和isoSPI两种通信方式，如下图(图4)所示：

图4 ADBMS2950通信方式

ADC简介

前文介绍了ADBMS2950的基本功能、特征、启动流程和通信方式，接下来为大家介绍几种ADC和检测过流机制。 

①两路16-BIT电压测量ADC (V1ADC,V2ADC) 用来测量V1~V10，VREF2引脚电压，更新率0.26ms，没有连续测量功能；

②一路16-BIT AUXADC 用来测量 (VDIV,EPAD,VREF1P25,VDIG,VDD,TMP1,VREG,TMP2)，8通道转换完成时间 2.12ms，没有连续测量功能；

③两路18-BIT电池组电流测量ADC (I1ADC,I2ADC)，更新率1ms，可以连续测量累加ADC值，通过配置ACCN改变累加次数，并将累加值存到寄存器IxACC；

④两路16-BIT电池组电压测量ADC (VB1ADC,VB2ADC)，更新率1ms，可以连续测量累加ADC值，通过配置ACCN改变累加次数，并将累加值存到寄存器VBxACC。

ADC过流机制

ADC过流机制框图如下图(图5)所示，用三路7-BIT过流ADC (OC1ADC, OC2ADC, OC3ADC)测量电流值时，将电流值与OCx阈值比较，输出结果到多数表决器，若超过两路电流(包含两路)过流，OCA/OCB引脚输出过流告警。

图5 ADC过流机制框图

如果将OC阈值在CFGB.OCxTH寄存器配置，配置完过流阈值需要设置CFGA.OCEN=0 再CFGA.OCEN=1阈值才能生效。通过CFGB.OCMODE，OCA和OCB引脚可以配置成不同输出模式，详细描述如下表(表2)所示：

表2 OCA和OCB输出模式配置

总结

本文为大家介绍了ADI ADBMS2950的基本功能特性、启动后各流程状态特征和其通信方式，以及ADC和过流检测机制。欲了解更多技术细节和ADI相关方案，您可联系骏龙科技各地办事处。骏龙科技的技术人员愿意为您提供更详细的技术支持。 

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