MAX14921為高性能、電池測量模擬前端(AFE),適用于需要出色精度和可靠讀數(shù)的系統(tǒng)。作為構建模塊,MAX14921的性能在很大程度上取決于支撐和包圍它的元件。本應用筆記重點介紹推薦的Maxim電池測量解決方案,以實現(xiàn)最佳性能和精確到±650μV (典型值)的可靠系統(tǒng)讀數(shù)。
介紹
MAX14921為高性能電池測量模擬前端(AFE),用于監(jiān)測高精度系統(tǒng)中多達16個電池單元電壓的電池組電壓。MAX14921具有出色的精度和獨特的采樣保持架構,特別適合監(jiān)測放電曲線幾乎平坦的磷酸鋰電池等電池化學成分。
作為構建模塊,MAX14921的整體性能受其周圍IC網(wǎng)絡的影響。本應用筆記重點介紹了Maxim推薦的電池測量系統(tǒng)解決方案的出色性能(誤差通常小于650μV)。它為從MAX14921系統(tǒng)獲得最佳結果提供了一些指導。
解決方案
系統(tǒng)測量的準確性和可靠性取決于在該系統(tǒng)中協(xié)同工作的IC的質量。MAX14921需要功能強大的微控制器、具有相當高分辨率的模數(shù)轉換器(ADC)以及可靠、精確的電壓基準,以實現(xiàn)峰值性能。圖1所示為使用MAX14921實現(xiàn)最高性能和高精度測量的Maxim方案。
圖1.優(yōu)化MAX14921 AFE性能的Maxim解決方案框圖
從設計角度來看,微控制器應盡可能少地考慮整個系統(tǒng)的誤差。雖然許多微控制器具有內部ADC和基準電壓源,但它們通常不具備可靠的亞毫伏測量所需的精度或分辨率,因此應避免使用。選擇微控制器時的重要考慮因素是SPI接口的時序和分辨率。
外部ADC和基準電壓源的質量可以決定系統(tǒng)的精度。MAX14921能夠在電池電壓的500μV范圍內測量精度;臺架測量顯示,大多數(shù)電池電壓的平均測量誤差遠低于300μV,單獨使用IC即可(參見MAX14921數(shù)據(jù)資料中的典型工作特性)。ADC的分辨率和基準精度應足夠高,以允許LSB小于100μV。 Maxim推薦使用MAX11163 16位ADC和MAX6126基準,因為它們在整個溫度范圍內具有高精度和穩(wěn)定性。
整體電路板設計和良好的布局技術是獲得最佳結果的必要條件。然而,這些主題超出了本應用筆記的范圍。有關布局和電路板設計的詳細信息,請參考MAX14921EVKIT數(shù)據(jù)資料和應用筆記5495“MAX14921高精度12節(jié)/16節(jié)電池測量AFE的PCB布局指南”。
那么,它有多好呢?
使用MAX14921、MAX6126和MAX11163的數(shù)據(jù)資料值進行快速計算,得到完整Maxim方案的最差情況誤差約為0.099%。然而,通常情況下,實際測量誤差遠低于數(shù)據(jù)手冊中顯示的保證最大誤差。圖2所示為MAX14921EVKIT電池在實驗室中不同電池電壓下隨溫度變化的實際測量結果。測量顯示,在整個溫度范圍內的最大誤差僅為0.009%;最大電池電壓測量誤差為0.017%。
圖2.MAX14921系統(tǒng)在整個溫度范圍內的測量誤差
MAX14921與功能強大的微控制器、具有相當高分辨率的ADC和可靠的基準配合使用時,可提供高精度,以實現(xiàn)峰值性能。Maxim推薦的電池測量系統(tǒng)方案包括MAX14921、MAX11163和MAX6126。該系統(tǒng)在-40°C至+85°C擴展溫度范圍內具有極低的測量誤差和穩(wěn)定的性能。
審核編輯:郭婷
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