全隔离式锂离子电池监控和保护系统

全隔离式锂离子电池监控和保护系统是一种关键的电子设备，设计用于确保锂离子电池组的安全、高效和长寿。在锂离子电池组中，多个电池单元串联在一起，必须进行精细的监控以防止过充、过放和热失控等潜在危险情况。本文详细介绍了这种系统的工作原理、组件和优势。 系统的核心包括主监控器AD7280A和副监控器兼保护系统AD8280。AD7280A拥有内置的±3 ppm基准电压源，能够提供±1.6 mV的高精度电池电压测量，其12位分辨率的模数转换器(ADC)能在7 μs内完成48个单元的转换。此外，它具备电池平衡功能，通过控制外部FET实现电池单元间的电压均衡。而AD8280则作为一个独立的保护系统，具备过压/欠压报警功能，其内部基准电压源和LDO由电池组供电，可以设置自定义的电压阈值。每个电池通道都有去毛刺电路，避免瞬时电压变化导致误报警。 系统采用菊花链配置，最多可以连接8个AD7280A和8个AD8280，监测48个电池单元。这种设计允许相邻器件之间的直接通信，数据沿着链传递，而无需额外的隔离措施。仅在与系统演示平台(SDP-B)评估板的接口处，需要通过数字隔离器ADuM1400、ADuM1401和集成DC-DC转换器的隔离器ADuM5404实现高压隔离，保护低压端不受影响。ADuM5404还为AD7280A的VDRIVE输入提供隔离的5 V电源，同时为其他隔离器提供VDD2电源。 在硬件设计上，电路包括高压输入多路复用器(HV MUX)用于电池电压测量，低压输入多路复用器(LV MUX)则可以结合热敏电阻监测电池温度或处理其他0 V至5 V的输入信号。AD8280作为安全监控器，具备自检功能，适用于高可靠性应用，如混合动力汽车和不间断电源系统。 为了增强在高噪声环境下的通信可靠性，菊花链信号在PCB的内层进行屏蔽，并通过电容进行端接，以降低干扰影响。同时，地线护栏围绕在低压端，确保良好的接地连接。 全隔离式锂离子电池监控和保护系统通过精确的电压和温度测量、智能电池平衡和冗余保护机制，保障了锂离子电池组的安全运行。这种系统设计灵活，可扩展性强，适用于各种工业和汽车应用，有效提高了电池组的性能和寿命。