LTC6803-3在鋰電檢測系統中的應用

2013-04-29 00:00:00郭建成楊繼承曹廣永

中國新通信 2013年14期

【摘要】設計一種基于LtC6803-3的24路鋰電池電壓的檢測系統。采用單片機ATMEGA128對24串電池電壓進行采集，并通過CAN將信息上傳到控制板[1]。文中對系統的原理和電路進行了介紹，并進行了相關測試。

【關鍵詞】LTC6803-3ATMEGA128鋰電池檢測系統

LTC6803系列芯片能測量高達12只串聯電池電壓，13ms完成所有電芯電壓檢測，整體測量誤差小于0.25%，具有高電磁兼容能力、低功耗的優點。本文采用倆片LTC6803-3采24只串聯電池電壓。

一、系統工作原理

單片機ATMEGA128利用SPI總線讀取LTC6803-3值采集的24路單體電壓，利用自帶的AD采集電池溫度值，并通過SJA1000將信息以CAN方式上傳給控制板。控制板在接收到采集的數據后進行分析，控制均衡板進行工作。

二、系統硬件設計

2.1電壓采集

LTC6803是Linear公司推出的一款電池監視IC，它是LTC6802系列的升級版本。它內置1個12位ADC、1個精準電壓基準。每個LTC6803能夠在輸入共模電壓高達6OV的情況下測量多達l2個串接電池的電壓，而且可把LTC6803進行串行連接或并行連接，進行高電壓范圍的數據采集。每個電池輸入均具有一個相關聯的MOSFET開關，用于對過充電電池進行放電。單片機可以通過SPI總線從LTC6802讀取數據，并控制相應電池輸入的M0SFET的導通和關閉，以實現電芯均衡。

為了保護LTC6803電壓采集引腳，防止電壓高出最大輸入電壓，在每一個電芯采集輸入端口并聯一個穩壓管，并在每個電壓采集引腳前加阻容濾波電路，從而有效地濾除高頻干擾，保證電壓采集的正確性。

2.1.1穩壓二極管的選擇

由于LTC6803的內部有內置的12V穩壓管。外置的穩壓管需要小于12V，考慮到相鄰電池存在開路的特殊情況出現，建議穩壓管選擇大于2倍的單體電池工作電壓。本文建議選擇在7.5-9V之間。

2.1.2阻容濾波回路的選擇

官方給出的阻容選擇參數如下：

較大的阻容參數具有較好的濾波效果，同時也能夠提高芯片耐浪涌的沖擊能力，但會適當的降低采集精度。如果在干擾較大的惡劣工況使用，建議適當增大阻容濾波中的電阻值。

2.2SPI通信回路

采用數字隔離光耦ADUM3401實現單片機和LTC6803之間的通訊。ADUM3401具有增強的ESD特性，在2Mbps通信速率情況下，功耗為1.4mA/5V。具有4個隔離信號通道（三個輸出一個輸入），采用iCoupler技術實現隔離。ADUM3401的工作電源來自LTC1603的VREG。注意LTC6803的SDO需要進行電阻上拉，否則無法正常工作。還有單片機側多個SPI并聯通信時，SCK、MOSI信號可以復用，其他SS和MISO信號不可以復用。

三、系統軟件設計

LTC6803工作的軟件流程圖如下：

LTC6803默認進入待機模式，需要先對芯片進行初始化，然后發送AD啟動命令進行數據采集。需要注意的是LTC6803同LTC6802相比，增加了數據傳輸CRC校驗。

四、測試結果

4.1LTC6803的精度測試

由表1數據看出，LTC6803具有較高的精度，在3.8V的測量值時，最大測量誤差為0.449%，雖然高于手冊上面的0.25%精度，但可滿足使用要求。

由表1數據看出，電壓較低時，誤差較大，在0.8V測量時達到0.732%；

由表1數據看出不同芯片之間也存在一定的測量偏差（高12個通道和低12個通道各由一個LTC6803實現

由數據看出，較大的輸入阻抗會導致LTC6803-3產生較大的誤差。建議實際使用過程中需要注意。

4.3型式試驗

對LTC6803-3采集系統進行高低溫、濕熱、煙霧、振動等型式試驗，試驗結束后LTC6803-3工作正常。證明LTC6803-3具有較高的環境適應性。

五、結論