凌力尔特电池组管理实现了另一次飞跃-电源网

凌力尔特的器件在电池测量准确度方面实现了逐步改进和创新。追求卓越的准确度始终是主要设计目标，因为潜在测量误差导致电池管理有效性降低，并最终降低电池包容量、可靠性和/或缩短寿命。凌力尔特显着努力地优化内置的电压基准，因为它是测量误差的主要决定因素。首批凌力尔特多节电池监视器采用了带隙电压基准。这属于常规选择，因为带隙基准尺寸小，功耗和压差都很低。不过，带隙基准的运行表现可能像一个应变计，将印刷电路板组装产生的机械压力、热量变化、湿度以及长期漂移变成了测量误差。为了避免这种限制，凌力尔特率先采用了一种独特方法，给设计增加了一种专用的掩埋式齐纳电压基准。这种基准随温度、时间以及其他工作条件变化情况下提供了卓越的稳定性。结果，今天的LTC6811 能够以好于 1.2mV 的最差准确度测量每一节电池 (参见图 2)。

图 2：掩埋式齐纳电压基准的卓越温度漂移性能

CELL VOLTAGE：电池电压

5 TYPICAL UNITS：5 个典型单元

MEASUREMENT ERROR：测量误差

TEMPERATURE：温度

此外，通过过滤每一节电池上的电压噪声，凌力尔特的器件还确保卓越的测量准确度，甚至在有噪声存在的情况下也不例外。这是通过使用增量累加模数转换器而不是常采用在其他方法中的快速SAR 转换器来实现。这表明，尽管在测量数百节独立电池时 SAR转换器具有明显的速度优势，但凌力尔特再次选择打破常规。之所以做出这种选择，是因为汽车环境充满了来自马达、螺线管、电源逆变器等的噪声和瞬态干扰。所有这些噪声都影响测量准确度。使用增量累加转换器时，在转换期间对输入多次采样，然后再求取平均值。这是经过低通滤波消除作为测量误差源的噪声后得出最终结果，截止频率是由采样率决定的。例如，LTC6802 采用 2 阶增量累加转换器，以每秒 1k 采样的固定采样率工作。结果是对 10kHz 开关噪声有 36dB 的抑制 (参见图 3)。不过，缺点是，用LTC6802 测量 12 节电池需要 13ms 时间，这对某些应用而言太慢了。然而，对于在有噪声的真实世界中实现准确的电池测量而言，采用增量累加转换器仍然是最实用的方法。由于这个原因，凌力尔特一直在持续改进其增量累加方法。今天，LTC6811采用了速度快得多的 3 阶增量累加 ADC，提供可编程采样率和 8 个可选截止频率。结果是得到出色的噪声衰减和 8 种可编程测量速率 (图 4)，从而能够以290µs 时间测量所有 12 节电池。