Texas Instruments ADS131B26-Q1電池組監(jiān)視器是一款高壓、完全集成的電池組監(jiān)視器，用于汽車電動(dòng)汽車 (EV) 電池管理系統(tǒng) (BMS)。ADS131B26-Q1集成了兩個(gè)同步采樣、高精度、24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 通道（ADC1A、ADC1B），用于測(cè)量冗余電池電流。使用外部分流電阻器能夠以高精度和高分辨率完成這一測(cè)量過(guò)程。兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)字比較器可實(shí)現(xiàn)與兩個(gè)ADC并聯(lián)的快速過(guò)流檢測(cè)。集成了另外一組24位同步采樣ADC（ADC3A、ADC3B），用于使用外部高壓電阻分壓器與電池電流同步測(cè)量電池組電壓，實(shí)現(xiàn)精確的電池充電狀態(tài)和健康狀況計(jì)算。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments ADS131B26-Q1電池組監(jiān)視器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

此外，使用外部高壓電阻分壓器，可提供兩個(gè)多路復(fù)用16位ADC通道（ADC2A、ADC2B），用于測(cè)量系統(tǒng)中的分流溫度和其他電壓，包括電池組電壓。使用模擬輸出溫度傳感器或熱敏電阻等外部溫度傳感器測(cè)量分流溫度。每個(gè)ADC都有一個(gè)通道序列器，可通過(guò)配置的多路復(fù)用器輸入自動(dòng)步進(jìn)。這一過(guò)程是為了減少SPI上的通信。

該器件集成了許多診斷和監(jiān)控功能，可檢測(cè)和減輕隨機(jī)硬件故障，有助于開(kāi)發(fā)功能安全的BMS。內(nèi)部線性穩(wěn)壓器的輸入電壓范圍高達(dá)16V，支持使用非穩(wěn)壓直流/直流轉(zhuǎn)換器為器件供電。Texas Instruments ADS131B26-Q1的額定汽車級(jí)溫度范圍為–40°C至+105°C，采用48引腳HTQFP封裝。

特性

• 符合汽車應(yīng)用類AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)
  • 溫度等級(jí)1：（–40°C至+125°C，T A ）
• 符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)
  • 開(kāi)發(fā)用于功能安全應(yīng)用
  • 可提供文檔，協(xié)助ISO 26262功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)（高達(dá)ASIL D）
  • 系統(tǒng)能力高達(dá)ASIL D
  • 硬件可滿足ASIL D要求
• 兩個(gè)同步采樣24位ADC（ADC1A、ADC1B），用于電流分流測(cè)量：
  • 可編程滿量程范圍
    • ±39mV至±312.5mV
    • 支持各種分流電阻器值和電流測(cè)量范圍
  • 實(shí)現(xiàn)高精度分流測(cè)量
    • 失調(diào)誤差：±1.5μV（最大值）
    • 增益漂移：20ppm/°C（最大值）
  • 可編程數(shù)據(jù)速率：500SPS至64kSPS
  • 每個(gè)ADC數(shù)字過(guò)流比較器，具有可編程閾值，用于快速過(guò)流檢測(cè)
• 兩個(gè)同步采樣24位ADC（ADC3A、ADC3B），用于電壓測(cè)量：
  • 可編程數(shù)據(jù)速率：500SPS至64kSPS
  • 可編程滿量程范圍：±312.5mV至±1.25V
• 兩個(gè)多路復(fù)用16位ADC（ADC2A、ADC2B），用于電壓和溫度測(cè)量：
  • 每個(gè)ADC八個(gè)模擬輸入
  • 可編程滿量程范圍：±312.5mV至±1.25V
  • 通道定序器
• 監(jiān)控和診斷功能，可減少和檢測(cè)隨機(jī)硬件故障
• 電源電壓范圍：2.9V至16V
• SPI兼容接口
• 九個(gè)GPIO，具有PWM功能

監(jiān)控系統(tǒng)框圖

高精度電池管理系統(tǒng)監(jiān)控芯片ADS131B26-Q1技術(shù)解析

一、產(chǎn)品概述

ADS131B26-Q1是德州儀器(Texas Instruments)推出的一款面向汽車電池管理系統(tǒng)(BMS)的高壓電池組監(jiān)視器。該器件集成了多個(gè)高精度ADC通道，專門(mén)設(shè)計(jì)用于電動(dòng)汽車高壓電池包的電流、電壓和溫度監(jiān)測(cè)，滿足汽車級(jí)AEC-Q100認(rèn)證要求，工作溫度范圍覆蓋-40°C至+125°C。

作為功能安全合規(guī)器件，ADS131B26-Q1支持ISO 26262功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，文檔支持達(dá)到ASIL D級(jí)別，系統(tǒng)能力可達(dá)ASIL D，硬件能力同樣可達(dá)ASIL D級(jí)。

二、關(guān)鍵特性與技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1. 多通道高精度ADC架構(gòu)

ADS131B26-Q1集成了六路獨(dú)立ADC通道，構(gòu)成完整的電池監(jiān)測(cè)解決方案：

• ? 雙路24位ADC(ADC1A/ADC1B) ?：專為電流分流測(cè)量設(shè)計(jì)，可編程量程±39mV至±312.5mV，支持寬范圍分流電阻值
• ? 雙路16位多路復(fù)用ADC(ADC2A/ADC2B) ?：用于電壓和溫度測(cè)量，每路提供8個(gè)模擬輸入
• ? 雙路24位ADC(ADC3A/ADC3B) ?：用于電壓測(cè)量，可編程量程±312.5mV至±1.25V

2. 卓越的測(cè)量性能

• ?超高精度?：電流測(cè)量通道最大偏移誤差僅±1.5μV，增益漂移低至20ppm/°C
• ?靈活的采樣率?：支持500SPS至64kSPS可編程數(shù)據(jù)速率
• ?數(shù)字過(guò)流比較器?：每路電流ADC配備獨(dú)立可編程閾值比較器，實(shí)現(xiàn)快速過(guò)流檢測(cè)
• ?同步采樣?：ADC1A/ADC1B和ADC3A/ADC3B支持同步采樣，確保SOC/SOH計(jì)算準(zhǔn)確性

3. 汽車級(jí)可靠性設(shè)計(jì)

• 工作電壓范圍2.9V至16V，適應(yīng)汽車電源波動(dòng)
• 集成SPI兼容接口，支持CRC校驗(yàn)確保通信可靠性
• 提供9個(gè)通用GPIO，支持PWM功能
• 完備的診斷監(jiān)控功能，包括電源監(jiān)控、時(shí)鐘監(jiān)控和數(shù)字監(jiān)控

三、功能架構(gòu)解析

1. 信號(hào)鏈設(shè)計(jì)

器件采用分區(qū)設(shè)計(jì)，分為A、B兩個(gè)獨(dú)立部分，共享電源和時(shí)鐘但信號(hào)處理獨(dú)立：

• ?電流測(cè)量通道?：差分輸入→PGA(增益4-32)→24位ΔΣ調(diào)制器→數(shù)字濾波器
• ?電壓測(cè)量通道?：?jiǎn)味?差分輸入→PGA(增益1-4)→24位/16位ADC
• ?溫度測(cè)量?：通過(guò)外部NTC或模擬溫度傳感器接入ADC2y通道

2. 時(shí)鐘系統(tǒng)

• 主時(shí)鐘可選8.192MHz內(nèi)部振蕩器或外部時(shí)鐘
• 調(diào)制器時(shí)鐘fMOD = fMCLK/2
• 獨(dú)立的診斷振蕩器(OSCD)用于監(jiān)控功能

3. 電源管理

• 集成LDO穩(wěn)壓器：AVDD(3.3V)、IOVDD(3.3V)和DVDD
• 寬輸入電壓范圍：4V-16V，可直接連接非穩(wěn)壓隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器
• 完備的電源監(jiān)控：欠壓/過(guò)壓/振蕩檢測(cè)

四、功能安全實(shí)現(xiàn)

ADS131B26-Q1提供全面的診斷功能支持ASIL D系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

1. ?硬件冗余?：
   • 關(guān)鍵信號(hào)路徑A/B雙通道獨(dú)立設(shè)計(jì)
   • OTP存儲(chǔ)器雙備份
2. ?持續(xù)監(jiān)控?：
   • 電源電壓/時(shí)鐘頻率監(jiān)控
   • 寄存器/存儲(chǔ)器CRC校驗(yàn)
   • 信號(hào)路徑自測(cè)試(Test DAC)
3. ?故障響應(yīng)?：
   • 專用FAULT引腳快速報(bào)警
   • 可配置的故障屏蔽策略
   • 詳細(xì)的故障狀態(tài)寄存器

五、開(kāi)發(fā)建議

1. ?校準(zhǔn)流程?：
   • 上電后加載預(yù)存的校準(zhǔn)系數(shù)
   • 定期執(zhí)行偏移校準(zhǔn)(內(nèi)部短路)
   • 系統(tǒng)級(jí)增益校準(zhǔn)使用精密參考源
2. ?PCB布局要點(diǎn)?：
   • 模擬/數(shù)字地分離，單點(diǎn)連接
   • 關(guān)鍵模擬路徑對(duì)稱布線
   • 充分的電源去耦(1μF+100nF)
3. ?軟件設(shè)計(jì)?：
   • 實(shí)現(xiàn)完整的CRC校驗(yàn)機(jī)制
   • 配置看門(mén)狗定時(shí)器監(jiān)控通信
   • 建立故障處理優(yōu)先級(jí)策略

六、市場(chǎng)定位與選型

ADS131B26-Q1屬于TI的B2x系列電池監(jiān)測(cè)芯片，與其他型號(hào)對(duì)比如下：

該器件特別適合需要高精度、高可靠性電池管理的xEV應(yīng)用，包括：

• 純電動(dòng)汽車高壓電池包
• 混合動(dòng)力汽車能量存儲(chǔ)系統(tǒng)
• 固定式儲(chǔ)能系統(tǒng)