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- 寬電流傳感拓撲實現高精度12V汽車電池的高側檢測

2011年02月09日 10:12 奧地利微電子產品經理 作者:Manfred Brandl 用戶評論(0

如圖1所示,模擬信號斬波器位于AS8525的輸入焊點,它在標稱14V共模輸入電壓下接收分流信號。斬波信號通過可編程增益放大器(PGA)放大,電平轉換到一個低共模電壓,并轉發(fā)到AS8510模數轉換器(ADC)。(在此應用中,AS8510的內部斬波器必須禁用,且PGA必須旁路。)專用的Chop_Clock引腳必須啟用,以支持平均和斬波功能的同步。

對于電壓測量,電池電壓由AS8525內部的精密電阻衰減器進行衰減,并以差分形式轉發(fā)到AS8510的第二個數據采集通道(見圖2)。該通道可以復用外部或內部溫度傳感器的輸入通道。

寬電流傳感拓撲實現高精度12V汽車電池的高側檢測

圖2 :高側汽車電池傳感器的電壓檢測功能。

(負載、外部溫度傳感器、斬波器、內部溫度傳感器、DSP+接口)

從功能模塊的劃分來看,AS8525具備每個與實際電池電壓相關的功能,但低電壓信號調理功能是在AS8510內實現的。AS8525是由0.35微米60V CMOS技術制造的,它也提供了兩個帶有上電復位和電壓監(jiān)控的低壓降穩(wěn)壓器(LDO),以及一個LIN總線收發(fā)器和高精度電壓衰減器。系統(tǒng)設計人員可以選擇使用AS8525內的兩個獨立的LDO,將來自AS8510數字部分的模擬信號與來自微控制器的信號分離開來。

溫度檢測有兩個選擇:如果傳感器位于電池極,AS8510的內部溫度傳感器能通過電池極、分流電阻和PCB拾取電池溫度。另外一個選擇,如果傳感器的電子部分位于遠離電池的另一車廂,就要使用外部溫度傳感器。

大共模輸入信號產生的典型電流測量誤差為0.05%/V。由于用于分流電阻的共模輸入信號與電池電壓相同,而且電池電壓是與電流同步測量的,這個誤差可以利用外部微控制器的軟件來糾正。共模誤差的準確值可以通過尾行校準來捕捉:在兩個差分共模分流電壓中施加一個參考電流,作為校準因子來測量偏差并存儲該準確值。

寬電流傳感拓撲實現高精度12V汽車電池的高側檢測

圖 3 :采用奧地利微電子AS8525和AS8510的高側汽車電池傳感器電路圖

具備SPI到微控制器輸出的高側電池傳感器電路見圖3。在PCB設計方面,分流電阻應該用很短且對稱的信號線連接HRSHH和HRSHL。其他來源的任何一種耦合必須避免。最好的結果是將AS8525和AS8510直接焊接在PCB上的分流電阻上。通過下面的熱板加熱分流電阻直到焊錫熔化就可以實現。

為了獲得良好的EMC性能,所有的差分信號線都需要并攏在一起并盡可能對稱。

結論

AS8510 + AS8525芯片組為在1kHz的典型采樣率下的12V高側電流、電壓和溫度檢測系統(tǒng)提供了信號調理、電源管理和通信層。通過使用100μΩ分流電阻,在1,600A的電流范圍內及精度優(yōu)于1%時,其分辨率可下降到2.5mA。電壓測量精度為12位或更高。

在電流監(jiān)測模式下待機電流通常是80μA。它完全符合所有適用的汽車標準。該芯片組的負載突降保護高達42V,并提供了分流和電池電壓檢測輸入極性反接保護。

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