Atmel ATA6870-DK10评估套件硬件用户指南

在电池管理系统的设计与开发中，选择合适的评估套件至关重要。Atmel ATA6870-DK10评估套件为工程师提供了一个便捷的平台，用于评估Atmel ATA6870和Atmel ATmega32HVB在电池应用中的性能。本文将详细介绍该评估套件的特点、使用方法以及相关软件功能。

文件下载：ATA6870-DK10.pdf

一、评估套件特点

1. 电池监测功能

• 能够监测12个电池单元，涵盖过压、欠压、过热、过流以及开路检测等功能。
• 具备12位的电池单元电压测量和12位的温度测量能力，为电池状态的精确监测提供了保障。

  2. 控制与平衡功能

• 可控制充电和放电场效应晶体管（FETs），实现对电池充放电过程的有效管理。
• 支持电荷平衡功能，有助于延长电池的使用寿命。

  3. 状态指示与SOC确定

• 通过状态LED灯，方便工程师进行评估和调试。
• 具备库仑计数功能，可用于确定电池的荷电状态（SOC）。

二、系统启动步骤

1. 硬件安装

• 将负载/充电器连接到J1的pack+和pack-之间，为了演示目的，也可以使用电阻来模拟负载。
• 将电池单元堆栈连接到演示板的螺丝连接器上。Led 1用于指示演示板的启用状态，由微控制器软件控制。
• 如果使用分压器模拟电池单元，需要提供足够的电压，具体电压范围可参考“为板卡供电”部分。

  2. 电池单元数量

  该评估板可以使用较少数量的电池单元运行，但每个IC的最小电压为6.9V，且Cell 1和Cell 6（MBAT）必须连接。缺失的电池单元应连接到模块的上电池电位。若每个IC使用少于6个电池单元，需要调整config.h文件中的CELLSIC#参数。

三、演示板介绍

1. 板载特性

• 包含2个Atmel ATA6870 QFN 7mm × 7mm芯片和Atmel ATMega32HVB微控制器。
• 配备12个外部N沟道MOSFET，用于电池单元的平衡。
• 提供多种连接器，包括用于编程/调试Atmel ATMega32HVB的ISP连接器，以及用于连接最多12个电池单元的螺丝连接器。

  2. 连接器概述

  J7	Function	J8	Function
  1	CELL-	1	VDDHVM
  2	PACK-	2
  3		3	VCC
  4	VFET	4	GND
  5		5	IRQ
  6	GND	6	CLK
  7	OD	7	MISO
  8	OC	8	MOSI
  9	RESET	9	SCK
  10	GND	10	CS_N
  J1	充电器/待供电设备连接器
  J2	ISP连接器
  J3	上部电池堆栈（电池7 - 12）
  J4	下部电池堆栈（电池1 - 6）
  J9	用于启用/禁用Atmel ATA6870的MISO线的跳线

需要注意的是，在对Atmel ATmega32HVB进行编程或进入调试模式时，绝不能设置J9。只有当AVR Studio提示在调试模式下连接额外的SPI线时，或者在设备正确编程后，才能安装J9。

四、软件功能

1. 电池监测

• 提供的代码易于调整，可用于验证Atmel ATA6870的功能，并启动电池管理系统（BMS）的应用开发工作。
• 连接好板卡后，微控制器会自动开始对电压、温度和电流进行循环测量，LED 1用于指示这些循环测量。若LED 1持续点亮，则表示存在开路情况。

  2. 状态指示

• LED 2表示由于某些原因（如过压、欠压、过流、过热或低温）导致MOSFETS被禁用。
• LED 3表示Atmel ATA6870是否开启。

  3. 代码配置

• config.h文件中包含了一些可配置的参数，如选择使用的电池单元、参考电阻值、温度阈值等。只有User Setting段落中的值可以更改。

  4. 开路检测

  通过两次测量电池单元电压来检查开路情况。第一次进行正常测量并存储值，第二次在所有电池单元的放电功能激活时测量电压。如果同一电池单元的两次测量值相差超过100mV，则很可能有一个或多个电池单元连接不当。

  5. 电压测量

  标准软件循环会测量每个电池单元的电压ADC值和偏移ADC值，并在每个周期检查过压和欠压情况。

  6. 温度测量

  默认软件仅测量芯片1的通道1的温度。温度传感器基于电阻分压器，使用标准电阻和NTC电阻。软件使用查找表来确定温度，若使用不同的NTC电阻，需要编辑LookupADC.txt文件。

  7. 荷电状态（SOC）测量

  通过结合Atmel ATmega32HVB和Atmel ATA6870的功能，可以实现高精度的SOC测量。库仑计数功能可精确测量电荷状态的变化，同时可以结合电池电压、温度和电池制造商提供的数据来确定SOC。

  8. 过流保护

  通过测量分流器上的电压降来计算电流，可通过CADRDC/CADRCC寄存器设置电流限制。默认软件会持续测量电流，若超过设定的阈值则会产生中断。

五、Atmel ATmega32HVB的特点

1. 库仑计数器

库仑计数器ADC使用与CPU不同的时钟，在使用时需要注意写入多个寄存器的顺序和延迟。

2. 充电/放电FETs

两个FETs由N沟道FET驱动器控制，通过FCSR - FET控制和状态寄存器由软件控制引脚状态。

六、功耗降低

可以通过多种方式降低Atmel ATA6870和Atmel ATmega32HVB的功耗，如使用睡眠模式。该板允许使用Atmel ATmega32HVB软件启用/禁用Atmel ATA6870，通过PB2引脚控制晶体管来实现。

Atmel ATA6870-DK10评估套件为电池管理系统的开发提供了一个全面的解决方案。工程师可以利用其丰富的功能和易于使用的软件，快速进行电池应用的评估和开发。在实际应用中，需要根据具体需求对硬件和软件进行适当的调整和优化。你在使用该评估套件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。