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鲁棒、低功耗的电池监控电路前端

电路功能与优势图1所示电路为鲁棒的电池监控前端,专为可能发生瞬变的环境而设计,例如工业或过程自动化环境。…

电路功用与优势

图1所示电路为鲁棒的电池监控前端,专为或许产生瞬变的环境而规划,例如工业或进程自动化环境。该电路运用 ADG5408 4通道CMOS多路复用器,后接AD8226 外表扩大器,以低功耗和低成本准确监控各电池的电压,且无需额定的外部瞬变维护电路。

瞬变过压条件可构成传统CMOS开关产生闩锁。经过结阻隔技能,PMOS和NMOS晶体管的N和P井构成寄生硅控整流器(SCR)电路。过压条件触发此SCR,导致电流被明显扩大,从而引起闩锁。闩锁是一种在封闭电源之前会持续存在的不良高电流状况,它或许导致器材毛病。

假如输入或输出引脚电压之一超越供电轨一个二极管压降以上,或许电源时序操控不妥,则可产生闩锁。假如通道上呈现毛病,且信号超越最大额定值,则毛病可触发典型CMOS器材的闩锁状况。

电路上电期间,也或许在CMOS开关上电前产生输入端电压,特别是运用多个电源为电路供电时。此条件或许超越器材的最大额定值,并触发闩锁状况。

本规划中运用的两个多路复用器和外表扩大器(IA)具有鲁棒的输入。ADG5408是防闩锁型高压8:1多路复用器。用于制作ADG5408的沟道阻隔技能可防止闩锁状况,并削减外部维护短路。防闩锁不保证过压维护,仅表明开关会进入高电流SCR形式。ADG5408还具有8 kV人体模型静电放电(ESD)额定值(ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2010)。

AD8226是一款低成本、低功耗外表扩大器,具有鲁棒的输入,可处理相反供电轨最高达40 V的输入电压,一起将输出约束在供电轨内。例如,选用±18 V电源时,AD8226正或负输入的无危害摆幅为±22 V。AD8226的一切输入均经过内部二极管供给ESD维护。

电路描绘

电池监控体系(BMS)需求在电池组内的每个电池两头施加单个电压,以评价电池的充电状况(SOC)和运转状况(SOH)。经过两个多路复用器完成电池组引脚的多路复用,如图1所示,可评价每个电池两头的电压。

一个多路复用器用于正引脚,另一个用于负引脚。此差分多路复用答应将单个外表扩大器用于最多八个通道。这样扩大器不需求每个电池的共模电压供BMS运用。

ADG5408的每个通道具有低导通电阻,一般为13.5 Ω,整个温度范围内的最大值为22 Ω。输入失调电流最大值为2 nA时,通道电阻上的最大差错电压为44 nV。

图2显现典型CMOS开关(运用外延层)与ADG5408在承受闩锁测验时的成果比照。测验期间,将应力电流施加于引脚1 ms,此操作称为触发,触发后丈量引脚上的电流。此特定测验在开关断开、漏极(D)设为VDD且源极(S)设为VSS时履行,如图3所示。接着源极电压被驱动至超越VSS,直至到达所需的触发电流。假如未产生闩锁,则引脚电流回来预触发值。产生闩锁后,引脚持续汲取电流,而不必触发电压驱动。只能经过关断器材来中止。

从图2可看出,此典型CMOS开关在−290 mA到达闩锁电流,而ADG5408不会产生闩锁,除非测验完毕于−510 mA。

常见改变

关于堆叠运用四个或更少电池的运用,可运用单个ADG5409 的四个差分通道。ADG5409将四个差分输入切换为单个差分输出,且具有与ADG5408相同的防闩锁结构。

电路评价与测验

该电路运用 EVAL-CN0253-SDPZ 评价板,可独自用作评价板,或与EVAL-SDP-CS1Z体系演示渠道(SDP)评价板合作运用。在独立形式下,A0、A1、A2和EN逻辑电平可由电路板上的链路或经过SMB衔接器衔接到电路板的外部来历操控。

假如需求电脑操控,可运用120引脚对接衔接器将EVAL-SDP-CS1Z衔接到EVAL-CN0253-SDPZ评价板。

设备要求

EVAL-CN0253-SDPZ评价板
±18 V电源
锂离子电池
用于丈量输出的数字电压表
假如需求运用PC操控EVAL-CN0253-SDPZ板,额定要求包括:
带USB端口的Windows® XP、Windows Vista®(32/64位)或Windows 7(32/64位)PC
EVAL-SDP-CS1Z SDP
CN-0253评价软件

开始运用仅在独立运用时需求EVAL-CN0253-SDPZ、电源和测验电池。
要运用PC对电路板进行编程,应装置评价软件。为此,须将CN-0253评价软件光盘放进PC的光盘驱动器,加载评价软件。翻开“My Computer(我的电脑)”,找到包括评价软件光盘的驱动器,翻开Readme文件,依照阐明装置和运用评价软件。

测验设置的功用框图图4显现测验设置功用框图。EVAL-CN0253-SDPZ-SCH-Rev0.pdf 文件包括电路板的完好电路原理图。此文件坐落CN-0253规划支撑包中:(http://www.analog.com/CN0253-DesignSupport)。

设置电源输出封闭时,将+18 V电源衔接到J3-1引脚(VDD_EXT),将−18 V电源衔接到J3-3引脚(VSS_EXT),并将J3-2引脚(GND_EXT)接地。将测验电池接到电池衔接。保证链路接头保留在未衔接电池的电池衔接上;也就是说,假如仅运用四个电池,剩下的四个电池衔接应坚持衔接。

假如电路板需求电脑操控,有必要移除以下链路接头:EN、A0、A1和A2。假如运用EVAL-SDP-CS1Z,请运用120引脚衔接器将EVAL-SDP-CS1Z衔接到EVAL-CN0253-SDPZ。运用尼龙五金配件固定衔接。

测验为±18 V电源供电。运用电路板上的EN链路使能ADG5408多路复用器的输出。运用电路板上的A0、A1和A2链路挑选测验电池。SMB衔接器VOUT可用于衔接独立的ADC评价板,例如EVAL-AD7298SDZ ,或许运用数字电压表手动测验。

假如需求电脑操控,请运用USB电缆将EVAL-SDP-CS1Z衔接到PC。发动CN-0253评价软件。电池电压可根据手动测验办法测验。假如运用EVAL-SDP-CS1Z,可供给额定的5 V电源引脚。

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