LTC6802檢測(cè)串聯(lián)電池組電壓電路設(shè)計(jì)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 LTC6802檢測(cè)串聯(lián)電池組電壓電路設(shè)計(jì) 1、LTC68022介紹 LTC68022內(nèi)部含有12位的AD轉(zhuǎn)換器，精細(xì)電壓基準(zhǔn)，高電壓輸入多路轉(zhuǎn)換器和SPI串行接口。每個(gè)芯片可以檢測(cè)12節(jié)串聯(lián)在一起的電池。同時(shí)，芯片還支持串聯(lián)使用，多可以將16個(gè)芯片串聯(lián)在一起使用，即多可以檢測(cè)12x16=192節(jié)電池串聯(lián)組成的電池組。每個(gè)AD的轉(zhuǎn)換范同為05V，因此每個(gè)芯片的檢測(cè)串聯(lián)電池組電壓可達(dá)60V。另外，LTC6802.2在LTC68021的根底上開展了改良，增加了4位的外部編址接口A0A3，可對(duì)其開展編址，方便了對(duì)某一指定檢測(cè)單元的單獨(dú)操作。另外，LTC6802.2還具有

2、高溫保護(hù)功能，電池過(guò)充過(guò)放電狀態(tài)監(jiān)視，電量均衡功能。 LTC6802.2有種工作模式：待機(jī)模式、測(cè)量模式和監(jiān)事模式。上電默認(rèn)為待機(jī)模式，此模式下，只有串口和5V的穩(wěn)壓基準(zhǔn)源處于工作狀態(tài)，其他所有電路均不_T=作。必須通過(guò)串ISI通信，對(duì)LTC6802.2開展配置才可以啟動(dòng)其他電路，此時(shí)可向CFGR0的CDC2：0位寫入非0的值使其退出待機(jī)模式，LTC68022退出待機(jī)模式后VREF引腳可以檢測(cè)到3.075V的脈沖基準(zhǔn)電壓信號(hào)，否則檢測(cè)電壓為0V，這可以作為判斷串口通信成功的檢測(cè)依據(jù)。 2、硬件設(shè)計(jì) 本文主要以51單片機(jī)和TMS320LF2407為主控器，分別介紹他們的硬件接口電路，并分析調(diào)試過(guò)

3、程中遇到的問(wèn)題。 2.151單片機(jī)與LTC68022的通信接口 圖1給出了以51單片機(jī)為控制器的控制電路，在保證電路正常工作條件下，外圍電路以簡(jiǎn)單的形式給出。如果電池選用大容量動(dòng)力電池，則要考慮加鉗位保護(hù)電路，防止c引腳出現(xiàn)大的電流而損壞芯片。因?yàn)?1單片機(jī)和LTC6802.2的通信接口均為5V工作電壓，在只有一片LTC6802.2接入時(shí)，可以不加隔離器件，直接開展串口通信。 51單片機(jī)的SPI串行通信接口使用P1.OP1.3來(lái)模擬，模擬SPI接口時(shí)需要注意，該接口沒有做其他的擴(kuò)展用途，如果接有其他的擴(kuò)展電路，在開展SPI通信時(shí)要開展屏蔽，否則有可能對(duì)串行通信造成干擾，導(dǎo)致無(wú)法正常通信。 2.

4、2TM$320LF2407與LTC68022的通信接口 公司的TMS320LF2407內(nèi)部自帶SPI串行通信模塊，利用此模塊可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)DSP與LTC68022的通信。通信中需要注意的是，通用SPI模塊一般是每開展讀寫操作CS引腳就分別給出相應(yīng)的片選信號(hào)，但根據(jù)LTC6802.2的時(shí)序需求，每次片選有效時(shí)，都要開展多次的讀寫操作。因此，此處不能使用SPI模塊的片選，實(shí)驗(yàn)中選取DSP的PB4來(lái)給定片選信號(hào)。 設(shè)計(jì)中需要注意的另一點(diǎn)是數(shù)字隔離器件的選取。因?yàn)長(zhǎng)TC68022的5V基準(zhǔn)電源的驅(qū)動(dòng)能力比較弱，只能提供負(fù)載4mA的電流，所以選擇數(shù)字隔離器件時(shí)必須選擇低功耗器件，否則，功耗過(guò)大將導(dǎo)致LT

5、C68022芯片發(fā)熱，基準(zhǔn)電源電壓下降，當(dāng)降至4.1V時(shí)，芯片將無(wú)法正常工作。本文選取ADUM14115_，它是ADI公司開發(fā)的一款超低功耗4通道數(shù)字隔離芯片，復(fù)合此處SPI通信的需求，并且功耗低，通信速度可到達(dá)10M，也滿足通信的需求。圖2是TMs320LF2407與LTC6802.2的工作電路。 3、軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)中主要需注意的是SPI通信的時(shí)序要與LTC6802.2的時(shí)序相匹配，時(shí)鐘頻率必須小于1M，通信模式按照LTC6802.2的規(guī)定cPHA：l和CPOL=1（其時(shí)序圖如圖3），但是由于TMS320LF2407的SPI通信模式與標(biāo)準(zhǔn)定義的差異，TMs320LF24O7的通信模式應(yīng)該

6、設(shè)為PHASE=0和PO. LARITY=I。另外，需要注意的是由于TMs320LF2407自帶SPI通信模塊式的特點(diǎn)所限，在開展讀取數(shù)據(jù)操作時(shí)需要虛發(fā)操作，已啟動(dòng)時(shí)鐘，才能正常讀取數(shù)據(jù)。 因?yàn)長(zhǎng)TC68022支持多次的連續(xù)讀寫操作，因此，通信過(guò)程中選取通用IO作SPI通信的CS片選信號(hào)，而不是直接用SPI模塊的片選信號(hào)引腳。使用LTC6802.2開展電壓轉(zhuǎn)換前需要先對(duì)其開展初始化，即寫配置存放器組CFGR0CFGR5。讀數(shù)據(jù)時(shí)要先發(fā)送要讀取的LTC6802.2的地址f由A0A3引腳接線確定），然后發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令，再開展讀操作。其操作寫控制存放器步驟如下：（1）拉低CSBI；（2）發(fā)送寫配置存

7、放器命令；（3）發(fā)送配置存放器數(shù)據(jù)（cmm，CFGR2，CFGR5）；（4）抬高CSBI。 讀取電壓數(shù)據(jù)操作步驟如下：（1）拉低CSBI；（2）發(fā)送要讀取的LTC6802地址；（3）發(fā)送讀電壓命令；（4）發(fā)送電壓存放器中電壓數(shù)據(jù)（CVRO0，CVRO1，CVR17，PEC）；（5）抬高CSBI。在讀取電壓過(guò)程中，如果電池電壓有較大的變化或波動(dòng)會(huì)使LTC6802復(fù)位，進(jìn)入上電默認(rèn)待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)讀取電壓存放器的值是不變的，為測(cè)量值，因此每次讀電壓時(shí)盡量開展初始化配置，具體讀電壓流程如圖4。 軟件設(shè)計(jì)上，51單片機(jī)模擬SPI通信與通用的模擬程序類似，下面主要介紹以TMS320LF2407的SPI接口

8、開展通信的軟件設(shè)計(jì)。 （1）初始化，程序如下： voidLtc68O2Init（void） uchari，bur，Ltc6802； CFGR0=0 x01；配置存放器的初始化 CFGR1=0 x00； CFGR2=0 x00； cFGR3=OxO0； CFGR4=VUV： CFGR5=VOV； do CL_CSBI；片選信號(hào)，托低CSBI SpiWrite（WRCFG）；寫配置存放器 for（i=0：i6：i+1 SpiWrite（CFGRi）；） SETCSBI； delay（60）； Ltc6802OK=1： CL_CSBI： SpiWrite（0 x80）；11圖2中接線可知地址為0 S

9、piWrite（RDCFG）； fbr（i=0；i6；i+） fif（i-0）buf=SPIreadO0 x80； elsebur=SPIread0； ifbufi=CFGRi1 Ltc6802=0；break；） SET_CSBI； while（Ltc6802）；配置不對(duì)重新配置 （2）寫數(shù)據(jù)子函數(shù) voidSpiWrite（uintbuf） fuintflag=0； SPITXBUF=bufl8；TMS320LF2407發(fā)送緩存存放器為16 位，從高位開始發(fā) while（1）8位數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫入存放器高8位 flag=SPISTS&0 x40； if（flag=0 x40）break； j

10、 SPIRXBUF=SPIRXBUF： （3）讀數(shù)據(jù)子函數(shù) uintSPlread0 uintflag，buf； SPITXBUF=O； while（1） flag=SPISTS&0 x40； if（flag=0 x40）break buf=-SPIRXBUF； returnbuf； 文中給出的初始化數(shù)據(jù)是只測(cè)量12接單體數(shù)據(jù)的情況下配置數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)需要，如果要對(duì)電池的過(guò)充電和過(guò)放電狀態(tài)開展監(jiān)控或連接電池少于12節(jié)，可以對(duì)CFGR0-CFGR5開展進(jìn)一步的設(shè)置。 4、測(cè)量結(jié)果分析 對(duì)于電壓檢測(cè)，穩(wěn)定度非常重要。穩(wěn)定度越高，說(shuō)明系統(tǒng)檢測(cè)也準(zhǔn)確，誤差也越小。因?yàn)長(zhǎng)TC68022內(nèi)部是12位的AD，檢測(cè)步長(zhǎng)是1.5mV，對(duì)檢測(cè)電壓保存三位小數(shù)，對(duì)12節(jié)鋰離子電池的測(cè)量數(shù)據(jù)開展記錄，測(cè)量結(jié)果如下表1。 對(duì)檢測(cè)的電壓值求方差，可以看到方差幾乎為0，也就是說(shuō)，檢測(cè)電壓比較穩(wěn)定，而且檢測(cè)精度較高。 5、結(jié)論 利用LTC68022檢測(cè)串聯(lián)電池組電壓，單體電池串聯(lián)數(shù)量多，電路構(gòu)造簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快，測(cè)量精度高，能滿足一般的檢測(cè)需求。另外，LTC6802.2是一款電池管理芯片，還具有溫度保護(hù)功能，