ADBMS2950 簡介

ADBMS2950 是一款適用于電動車輛、混合動力車輛以及其他電流或電壓檢測應用的高壓電池組監控器，它通過使用極低的偏移檢測分流電阻器的電壓降，從而測量電池組的電流，還可利用具有數字閾值比較器的快速過流 ADC 檢測過流條件，并通過具有最低延遲的專用過流警報線對結果進行通信。

它共采用 12 個內部緩沖高阻抗輸入，從而支持從外部傳感器或電阻分壓器測量電池組電壓、溫度、HV-Link 電壓、機箱隔離并監控接觸器和保險絲的狀態。同時提供 10 個通用 IO 引腳，其中 6 個數字輸出 (GPO) 支持開漏和推挽輸出，可用于控制高壓晶體管，從而斷開外部電阻分壓器的連接。4 個數字通用輸入/輸出 (GPIO) 還支持作為 I2C 或 SPI 控制器接口運行，從而對外部 EEPROM 或其他串行外設尋址。

ADBMS2950 可應用于電動車輛和混合動力車輛，備用電池系統，電網儲能等，如下圖 (圖1) 所示為其典型應用。對于 SPI 或隔離式 isoSPI 與主機的通信，可以配置 ADBMS2950 的內置串行接口，其他 isoSPI 端口支持連接 ADBMS2950 器件的菊花鏈，也可使用 ADBMS6830 或 ADBMS6832 (ADBMS683x) 電池監控器進行擴展 (可選) 。

圖1 ADBMS2950 典型應用

ADBMS2950 優勢和特征

符合 AEC-Q100 標準，采用 48 引腳側可焊接 QFN 封裝，并且專門為在 ISO 26262 應用中使用以獲得汽車安全完整性等級能力 D(ASIL D) 開發了 ADBMS295xWFS。除此以外還具有以下幾種功能，如下表 (表1) 所示：

表1 ADBMS2950 功能特征

ADBMS2950 啟動流程

如下圖 (圖2)、(圖3) 所示分別為 ADBMS2950 的時序規格和啟動流程圖，接下來將對各流程狀態進行說明：

圖2 ADBMS2950 時序規格

圖3 ADBMS2950 啟動流程圖

STANDBY 狀態

ADBMS2950 上電或軟復位后等待 200~500us 即可進入 STANDBY 狀態，該狀態下主機可以與 ADBMS2950 通信，讀寫寄存器。如果 STANDBY 狀態下 ADC 還沒準備好，可以通過讀取 CFGA 寄存器、檢查 REFUP 標志位來區分 STANDBY 狀態和 REFUP 狀態。

REFUP 狀態

STANDBY 狀態下等待 3.5~4.5ms 后進入 REFUP 狀態，該狀態下主機可以與 ADBMS2950 通信，在成功接收 ADC 命令 (ADI1,ADI2,ADV,ADX) 后，IC 將進入 MEASURE 狀態并啟動 IxADC 校準過程。

MEASURE 狀態

只要 ADBMS2950 從 REFUP 狀態中接收到一條 ADC 命令 (ADI1,ADI2,ADV,ADX) 后就會進入 MEASURE 狀態，并一直保持到下電或發送 SRST 命令。在 MEASURE 狀態下，主機可以與 IC 通信，振蕩器、基準和 UV/OV 電源監視器在其指定范圍內工作，此時的幾個 ADC 不僅可以并行激活，還可以重復觸發或連續操作。

Calibration 周期

ADBMS2950 的 18 位 IxADC 執行誤差校準可以滿足其指定的性能，在 REFUP 狀態下接收到第一個 ADI1、ADI2、ADV 或 ADX 命令時，IC 進入 MEASURE 狀態，并開始兩階段的自校準過程，但過程中 ADI1 或 ADI2 命令必須與 OPT=0b0000 一起發送。

第一階段自校準

在第一階段，IxADC 啟動并執行一個操作初始偏移校準超過八個轉換 (tIxADC_STARTUP)，在此期間，IxADC 結果不可用，并且不發出任何額外的 ADI1 或 ADI2 命令。如果需要，ADI1 或 ADI2 命令必須與 OPT = 0b0000一起發送，因此不建議在第一階段對 IxADC 或 VBxADC 進行任何診斷測量。

第二階段自校準

第二階段在第一階段之后立即自動開始，此時將在 128 次轉換中執行更精確的偏移校準。在此階段，每個 IxADC 都可以正常操作，也可以在其中一種診斷模式下操作。然而 IxADC 可能有無法達到其指定的失調電壓性能的情況，并且 IxADC 結果中可能會出現小于 ±6 lbs 的恒定剩余失調誤差，但=其他 IxADC 規范并不受影響。在第二階段結束后，兩個 IxADC 恢復正常運行。

在完成 136 (8+128) 次轉換后，可以發現 STAT 寄存器 IxCAL 標志位在兩階段校準完成之前一直處于低位，校準所需的總時間 = tIxADC_STARTUP + tIxADC_CALIBRATION。IxCNT 寄存器在第一階段為零，在第二階段正常運行。

當通過 ADV 或 ADX 命令啟動校準時，沒有 IxADC 結果可用，并且 IxCNT 保持為零。當通過單次 ADIx 命令開始校準時，IxADC 結果在 tixADC_STARTUP 之后可用，這是完成 9(8+1) 次轉換所需的時間。在此之后將 IxCNT 設置為 1，隨后的單次轉換即可在常規 IxADC 轉換時間內完成。當通過連續的 ADIx 命令開始校準時，IxCNT 在 9(8+1) 次轉換后開始遞增，并且 IxADC 結果寄存器不斷更新。

ADBMS2950 通信方式

ADBMS2950 支持 4 線 SPI 和 isoSPI 兩種通信方式，如下圖 (圖4) 所示：

圖4 ADBMS2950 通信方式

ADC 簡介

前文介紹了 ADBMS2950 的基本功能、特征、啟動流程和通信方式，接下來為大家介紹幾種 ADC 和檢測過流機制。

兩路 16-BIT 電壓測量 ADC (V1ADC,V2ADC) 用來測量 V1~V10，VREF2 引腳電壓，更新率 0.26ms，沒有連續測量功能。

一路 16-BIT AUXADC 用來測量 (VDIV,EPAD,VREF1P25,VDIG,VDD,TMP1,VREG,TMP2)，8 通道轉換完成時間 2.12ms，沒有連續測量功能。

兩路 18-BIT 電池組電流測量 ADC (I1ADC,I2ADC)，更新率 1ms，可以連續測量累加 ADC 值，通過配置 ACCN 改變累加次數，并將累加值存到寄存器 IxACC。

兩路 16-BIT 電池組電壓測量 ADC (VB1ADC,VB2ADC)，更新率 1ms，可以連續測量累加 ADC 值，通過配置 ACCN 改變累加次數，并將累加值存到寄存器 VBxACC。

ADC 過流機制

ADC 過流機制框圖如下圖 (圖5) 所示，用三路 7-BIT 過流 ADC (OC1ADC, OC2ADC, OC3ADC) 測量電流值時，將電流值與 OCx 閾值比較，輸出結果到多數表決器，若超過兩路電流 (包含兩路) 過流，OCA/OCB 引腳輸出過流告警。

圖5 ADC過流機制框圖

如果將 OC 閾值在 CFGB.OCxTH 寄存器配置，配置完過流閾值需要設置 CFGA.OCEN=0 再 CFGA.OCEN=1 閾值才能生效。通過 CFGB.OCMODE，OCA 和 OCB 引腳可以配置成不同輸出模式，詳細描述如下表 (表2) 所示：

表2 OCA 和 OCB 輸出模式配置

總結

本文為大家介紹了 ADBMS2950 的基本功能特性、啟動后各流程狀態特征和其通信方式，以及 ADC 和過流檢測機制。

審核編輯：湯梓紅