ADBMS6830B：多节电池监测的理想选择

在电池管理系统（BMS）的设计中，准确监测电池状态是确保电池安全、高效运行的关键。ADBMS6830B作为一款16通道多节电池监测器，凭借其高精度、高可靠性和丰富的功能，成为了众多工程师的首选。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

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一、产品概述

ADBMS6830B能够测量多达16个串联电池单元，在全温度范围（-40°C至+125°C）内，其终身总测量误差（TME）小于2 mV，在3.3 V每节电池时，最大TME为±1.8 mV。其测量输入范围为 -2 V至 +5.5 V，适用于大多数电池化学体系，还能测量母线电压。此外，它支持同时连续测量电池电压，具备可配置的集成低通滤波功能，采用可堆叠架构，适用于高压电池组，并内置isoSPI接口，实现2 Mbps的隔离串行通信。

二、关键特性

高精度测量

C-ADC具有0.15 mV/bit的测量分辨率，S-ADC为1.5 mV/bit，辅助ADC同样为0.15 mV/bit。在不同的输入电压范围内，C-ADC的TME表现出色，如在V DIF ≤ ±2.0 V时，TME为±1.5 mV；V DIF ≤ 3.3 V时，TME为±1.8 mV等。这种高精度的测量能力，能够为电池管理系统提供准确的数据，有助于实现更精确的电池状态监测和控制。

冗余测量

通过C-ADCs和S-ADCs的冗余测量，能够提高测量的可靠性。可以通过直接设置ADCV命令中的冗余位（RD），或者间接同步S-ADCs到已运行的C-ADCs来实现冗余测量。在直接方法中，设置RD位后，C-ADCs和S-ADCs同时触发，8 ms后比较平均结果，若结果不匹配且超过配置的阈值，会在状态寄存器中设置相应的故障标志。

低功耗设计

ADBMS6830B具有多种低功耗模式，睡眠模式下的电源电流仅为4 μA。在低功耗电池监测（LPCM）模式下，能够在电池管理系统控制器休眠或不活动时，定期唤醒进行测量，平均LPCM电流根据测量周期不同而有所变化，如1秒测量周期时约为80 μA，32秒测量周期时约为12 μA。

通信接口

具备4线SPI和2线isoSPI两种串行接口，可根据需要进行配置。isoSPI接口采用差分脉冲通信，具有低电磁干扰（EMI）敏感性和低辐射，支持长达20米的单双绞线传输，适用于长距离、高速通信，并且具有双向通信功能，可实现断线保护。

电池平衡功能

每个通道支持高达300 mA的被动电池平衡，通过可编程的PWM控制放电电流。在不同的工作状态下，如待机、REFUP、扩展平衡和测量状态（放电超时未到期），都可以实现PWM放电功能。不过，在进行S测量时，部分ADC命令可以控制是否中断PWM放电，以避免测量受到放电电流的影响。

三、工作模式

核心状态

• 待机状态：上电或复位后进入，可与芯片通信，可通过写入PWM寄存器组启用电池放电和平衡功能。此时参考和ADC关闭，看门狗和/或放电定时器运行，DRIVE引脚通过外部晶体管为V REG 引脚提供5.2 V电源。
• 睡眠状态：看门狗定时器超时后进入，功耗最低，参考和ADC断电，isoSPI端口处于空闲状态，DRIVE引脚为0 V，内部3 V稳压器为检测唤醒信号和保留6字节用户可编程数据供电。
• REFUP状态：通过WRCFGA命令将配置寄存器组A中的REFON位设置为1可进入。此状态下ADC关闭，参考上电，以便更快地启动ADC转换。
• 测量状态：接收到有效的ADC命令（ADCV、ADSV、ADAX或ADAX2）后进入，参考和ADC上电。根据命令中的CONT位设置，可进行单次或连续转换。
• 扩展平衡和DTM测量状态：在DTM测量状态下，芯片会定期监测电池电压，同时PWM平衡和放电定时器处于活动状态，无需与主机控制器交互。当看门狗定时器到期且放电定时器监测启用且未超时，芯片进入扩展平衡状态，继续进行配置的PWM放电。

isoSPI状态

• 空闲状态：isoSPI端口断电，接收到唤醒信号后进入就绪状态。
• 就绪状态：isoSPI端口准备好通信，串行接口电流取决于ISOMD引脚的状态。若一段时间无活动，将返回空闲状态；开始传输或接收数据时，进入活动状态。
• 活动状态：使用一个或两个isoSPI端口进行数据传输，此时串行接口功耗最大，供电电流随时钟频率增加而增加。

四、应用注意事项

电源供应

ADBMS6830B由V+和V REG 两个引脚供电。V+输入电压需大于等于11 V，主要为高精度齐纳参考电压供电；V REG 输入为5 V，为核心电路、isoSPI电路和放电开关供电。V REG 可以通过DRIVE引脚驱动的外部晶体管供电，也可以使用外部电源。不同工作状态下，功耗有所不同，测量时的电流取决于开启的ADC数量。

输入滤波

由于ADBMS6830B采用过采样的Δ - Σ ADC，对输入滤波的要求相对较低。但为了滤除约4 MHz采样频率附近及以上的快速瞬态噪声，需要为每个ADC添加RC低通去耦滤波器。对于未与相邻通道共享滤波电阻的通道，建议使用200 Ω电阻，以避免引入测量误差。若使用不同阻值的滤波电阻，可通过相应公式进行误差补偿。

电池平衡

可以使用内部MOSFET或外部晶体管实现电池平衡。使用内部MOSFET时，每个Sx输出连接一个最大导通电阻为4 Ω的内部MOSFET，可通过串联外部电阻限制放电电流，最大放电电流建议不超过300 mA，并需监测芯片温度。对于需要更大平衡电流的应用，可以使用Sx引脚控制外部晶体管。

电池去填充

当监测的电池数量少于16节时，需要注意一些问题。对于LQFP_EP封装的ADBMS6830B，S1、S2和S3通道不能去填充，如果需要对下一个更高通道进行电池平衡。对于偶数节电池监测，建议去填充一个或多个引脚对，并将相应输入引脚连接到最高电池的正极；对于奇数节电池监测，只使用某一引脚对的一个通道，且需将该通道前的滤波电阻减小到100 Ω，以保持电池电压测量精度。

母线监测和旁路

ADBMS6830B的所有电池测量通道都可以测量低至 -2 V的负电压，可用于测量母线电压。若不需要测量母线电压，可以将母线连接到芯片的引脚对之间。但需要注意，使用通道测量母线时，会对相邻通道的测量产生误差，可通过调整滤波电阻或进行误差补偿来解决。

五、总结

ADBMS6830B以其高精度的测量能力、丰富的功能和灵活的应用方式，为电池管理系统的设计提供了强大的支持。在实际应用中，工程师需要根据具体需求，合理配置芯片的各项参数，注意电源供应、输入滤波、电池平衡等方面的问题，以确保系统的稳定运行。你在使用ADBMS6830B的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。