高压电池监视器整合isoSPI接口实现高速长距离数据传输

凌力尔特(Linear)推出面向混合电动型和电动型汽车以及其他高压、堆叠式电池系统的高压电池监视器LTC6804，它能以16位分辨率和优于0.04%的准确度来测量12节高达4.2V的串联连接电池。利用一个亚表面齐纳电压基准(类似于高精度仪表中所使用的基准)，可在整个时间、温度和工作条件下保持高精度。当串联堆叠时，LTC6804允许在大型高压系统中测量每节电池的电压。它有6种工作模式可用，以优化更新率、分辨率和内置3阶噪声滤波器的低通响应。在最快速模式时，该器件可在290μs内测量所有电池。
 

Linear信号调理产品部的产品市场经理Brian Black介绍说，电池管理电子线路中的关键元件是电池监视器IC，它承担了准确测量每节电池的电压、电流和温度并把相关数据传送至一个控制电路的任务。同时，一个控制器运用电池数据来计算电池组的电荷状态和健康状况，它可以命令电池监视器对某些电池进行充电或放电，以在电池组内部保持一种平衡的电荷状态。

为实现一个稳健的通信系统，最常见的实现方案是采用一个隔离式CAN接口，需要微处理器、数字隔离器和CAN收发器。而LTC6804通过整合isoSPI内置接口，免除了CAN的成本和软件复杂性。

凭借isoSPI与一个简单变压器的组合，LTC6804只需采用一根双绞线即可实现速率高达1Mb ps的长距离数据传送，这实现了模块之间的数据传输。LTC6804可提供两种互连选项，采用LTC6804-1时，多个器件采用菊链式连接，一个主处理器贯通所有器件；而采用LTC6804-2时，多个器件并联连接至主处理器，对每个器件进行个别寻址。

LTC6804可最大限度降低功耗，在休眠模式，仅从电池吸取不到4μA电流。通用I/O引脚可用来监视诸如电流和温度等模拟信号，而且可通过电池电压测量同时捕获。此外，LTC6804可利用一个长达2小时的可编程平衡定时器对每节电池进行被动电荷平衡，即使处于睡眠模式时也不例外。LTC6804可与温度传感器、ADC、DAC和EEPROM等外部I2C器件连接。本机EEPROM可用来存储串行化和校准数据，从而实现模块化系统。

Brian Black强调，Linear电池监视器IC采用的是 ADC，而大多数同类产品采用的是SAR型转换器。尽管SAR速度更快，但是如果系统噪声淹没了信号，那么快速采集也就没有意义了。转换器具有内置的高阶低通滤波功能电路，为了利用这种特性，LTC6804设计了6种用户可编程的ADC速度，这使得用户能够为其系统选择最佳的滤波和ADC速度组合。在其最高速度下，高电压电池组中所有电池可在290 μs之内完成测量。具有一个26 Hz截止频率的慢速ADC设定值可用于消除EMI以实现周期性校准。

LTC6804可很好地满足混合/电动型汽车和风能、太阳能等储能系统所要求的可靠性、安全性，在-40度~125度的温度范围内工作。

配合LTC6804，Linear还推出了LTC6820 isoSPI收发器，可跨长达100米的隔离势垒实现串行外围接口(SPI)总线的双向传输。使用LTC6820时，SPI数据被编码成差分信号，然后通过双绞线和一个简单、低成本的以太网变压器发送。LTC6820支持高达1M Hz的SPI数据速率，并采用匹配的供应和吸收电流，以免除增设一个变压器中心抽头的需要，并同时降低EMI 。驱动电流和比较器门限用两个电阻器设定，从而允许优化系统接线长度和信噪比性能。