ADBMS2950高压电池组监控器简介

ADBMS2950 简介

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 

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。

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。

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。

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 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。

　　审核编辑：汤梓红