ADBMS2950 高压电池组监控器
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) 。
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：
| 过流检测 | 通用数字 IO | 内置式 isoSPI™ 接口 |
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| 10 个额外的电压测量通道 | 电池组电压测量 | 电池组电流测量 |
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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：
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：
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。
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：
| OCMODE | OCA 和 OCB 输出模式控制。 | |
| 0 | OCA 和 OCB 输出关闭，处于高阻抗状态。 | |
| 1 | 在 PWM1 模式下使能 OCA 和 OCB 输出。 | |
| 2 | 在 PWM2 模式下使能 OCA 和 OCB 输出。 | |
| 3 | 静态模式下开启 OCA 和 OCB 输出。 | |
| OCAX | OCA 输出异或逆变器。配置 OCA 的电平状态。 | |
| 0 | OCMODE=3:OCA 平时低电平，过流时输出高电平。 OCMODE=1 或 2: OCA 的 PWM 周期从高脉冲开始。 |
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| 1 | OCMODE=3: OCA 平时高电平，过流时输出低电平。 OCMODE=1 或 2: OCA 的 PWM 周期从低脉冲开始。 |
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| OCBX | OCB 输出异或逆变器。配置 OCB 的电平状态。 | |
| 0 | OCMODE=3: OCB 平时低电平，过流时输出高电平。 OCMODE=1 或 2: OCB 的 PWM 周期从高脉冲开始。 |
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| 1 | OCMODE=3:OCB 平时高电平，过流时输出低电平。 OCMODE=1 或 2: OCB 的 PWM 周期从低脉冲开始。 |
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| OCOD | OCA 和 OCB 输出开漏使能。当 OCMODE 设置为 0 时，忽略 OCOD。 | |
| 0 | OCA 和 OCB 以推挽模式工作，对于逻辑电平 1，它们被推到 VREG，对于逻辑电平 0，它们被拉到 GND。 | |
| 1 |
OCA 和 OCB 工作在开漏模式下，对于逻辑电平 1 是高阻抗，对于逻辑电平 0 是拉到 GND。该模式需要外部上拉电阻。 |
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。欲了解更多技术细节和 ADI 相关方案，您可以点击下方「联系我们」，提交您的需求，我们骏龙科技公司愿意为您提供更详细的技术解答。