充分利用MAX14920/MAX14921高精度電池測(cè)量AFE

MAX14920/MAX14921為高精度電池測(cè)量模擬前端（AFE），分別用于監(jiān)測(cè)多達(dá)12節(jié)和16節(jié)電池電壓。MAX14920/MAX14921具有出色的精度和獨(dú)特的采樣保持架構(gòu)，非常適合監(jiān)測(cè)放電曲線幾乎平坦的電池化學(xué)成分，如磷酸鋰電池，但也可用于精度不是最嚴(yán)格限制的應(yīng)用。

作為構(gòu)建模塊，MAX14920/MAX14921的整體性能高度依賴于其周?chē)?a target="_blank">IC網(wǎng)絡(luò)。本應(yīng)用筆記提供了選擇滿足不同精度和成本要求的系統(tǒng)構(gòu)建模塊的框架和示例。

構(gòu)建滿足您需求的系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，工程師經(jīng)常面臨成本、空間和精度限制，這些限制決定了工程解決方案的構(gòu)建方式。一些系統(tǒng)，如磷酸鋰電池監(jiān)測(cè)，需要精度優(yōu)化的解決方案，因?yàn)殡姵鼗瘜W(xué)的放電曲線幾乎是平坦的。其他常見(jiàn)的鋰化學(xué)品的放電曲線沒(méi)有那么多的平坦度，在此類應(yīng)用中，較低的精度可能是可以接受的。

利用MAX14920/MAX14921構(gòu)建滿足特定應(yīng)用需求的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要是針對(duì)上述設(shè)計(jì)約束的子集優(yōu)化系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段時(shí)，最容易完成這樣的任務(wù)：

選擇一個(gè)體系結(jié)構(gòu)。

確定重要參數(shù)。

選擇系統(tǒng)組件。

從選擇架構(gòu)開(kāi)始是有利的，因?yàn)樗轻槍?duì)特定約束進(jìn)行優(yōu)化的主要驅(qū)動(dòng)力。以下是體系結(jié)構(gòu)選項(xiàng)的列表;每個(gè)都旨在優(yōu)化特定的設(shè)計(jì)約束。對(duì)每個(gè)架構(gòu)的后續(xù)分析將包括進(jìn)行上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二階段和第三階段的準(zhǔn)則。鑒于功能強(qiáng)大的組件選擇范圍廣泛，并且每個(gè)架構(gòu)都可以用于具有非常不同需求的一系列系統(tǒng)，第三步（系統(tǒng)組件的選擇）的指南將通過(guò)提供每個(gè)相應(yīng)架構(gòu)的示例來(lái)處理。為了便于快速參考，表1顯示了以下分析所涵蓋的架構(gòu)的相對(duì)成本、最大預(yù)期六西格瑪誤差和最大預(yù)期三西格瑪誤差。六西格瑪誤差表示使用相應(yīng)架構(gòu)構(gòu)建的所有電路板中 99.99966% 的統(tǒng)計(jì)預(yù)期最大誤差，而三西格瑪誤差表示使用相同架構(gòu)構(gòu)建的所有電路板中 99.73% 統(tǒng)計(jì)上預(yù)期的最大誤差。

精度優(yōu)化的架構(gòu)

圖1.精度優(yōu)化的架構(gòu)。

建筑分析

從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，為了獲得高精度，微控制器應(yīng)盡可能少地考慮整個(gè)系統(tǒng)的誤差。雖然許多微控制器具有內(nèi)部ADC和基準(zhǔn)電壓源，但這些微控制器通常不具有可靠的亞毫伏級(jí)測(cè)量所需的分辨率或精度，因此在需要這種精度的應(yīng)用中應(yīng)避免使用。

圖1所示的精度優(yōu)化架構(gòu)有可能提供所有架構(gòu)中最高的精度，因?yàn)樗梢造`活地單獨(dú)選擇有助于系統(tǒng)精度的主要組件：模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和基準(zhǔn)電壓源。與微控制器外部的ADC非常相似，ADC外部的基準(zhǔn)電壓源更適合高精度系統(tǒng)。外部基準(zhǔn)電壓源的初始精度和溫度系數(shù)值優(yōu)于ADC內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源。這提高了室溫精度和系統(tǒng)整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)的精度。然而，如果單獨(dú)選擇外部基準(zhǔn)電壓源和ADC，會(huì)產(chǎn)生額外的成本，與其他架構(gòu)相比，設(shè)計(jì)人員必須略微提高系統(tǒng)價(jià)格，以實(shí)現(xiàn)最大的精度。

重要參數(shù)

選擇ADC時(shí)，積分非線性（INL）、失調(diào)和增益誤差以及與失調(diào)和增益誤差相關(guān)的溫度系數(shù)是設(shè)計(jì)人員需要注意的最重要方面。這些參數(shù)中最重要的是失調(diào)誤差，因?yàn)榕c其他參數(shù)相比，它會(huì)導(dǎo)致精度的相對(duì)變化。ADC的增益誤差是尋找ADC時(shí)要選擇的第二重要特性，其次是INL。

選擇外部基準(zhǔn)時(shí)，初始精度和溫度漂移是兩個(gè)基本特性。對(duì)于在系統(tǒng)整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)保持精度至關(guān)重要的是，對(duì)這兩個(gè)參數(shù)都具有出色值的外部基準(zhǔn)電壓源。

總之，按重要性順序列出的與其各自組件相關(guān)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器

失調(diào)誤差

增益誤差

積分非線性 （INL）

增益誤差溫度系數(shù)

偏移誤差溫度系數(shù)

外部基準(zhǔn)

初始輸出電壓精度

輸出電壓溫度系數(shù)

在誤差測(cè)量電子表格 （XLSX） 的總誤差計(jì)算表中輸入上面列出的參數(shù)（可供下載），可在整個(gè)溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生預(yù)期的最大六西格瑪誤差以及系統(tǒng)在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的預(yù)期最大三西格瑪誤差。建議使用計(jì)算誤差作為滿足設(shè)計(jì)要求的指南，但實(shí)際精度通常遠(yuǎn)優(yōu)于三西格瑪值，如下面的元件選擇示例所示。有關(guān)如何使用“誤差測(cè)量”電子表格的信息，請(qǐng)參閱附錄 2。

組件選擇/示例

由于精度是該系統(tǒng)的主要目標(biāo)，因此設(shè)計(jì)人員必須相應(yīng)地選擇系統(tǒng)組件。MAX14920/MAX14921需要功能強(qiáng)大的微控制器、具有相當(dāng)高分辨率的ADC和穩(wěn)定電壓基準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。Maxim方案使用MAX14921實(shí)現(xiàn)最高性能和高精度測(cè)量的框圖如下圖2所示。完整的原理圖、布局和物料清單可在MAX14921評(píng)估板的數(shù)據(jù)資料中找到。

圖2.Maxim的MAX14921評(píng)估板解決方案。

外部ADC和基準(zhǔn)電壓源的質(zhì)量決定著系統(tǒng)的精度。MAX14920/MAX14921能夠在電池電壓的500μV范圍內(nèi)測(cè)量精度，臺(tái)式測(cè)量顯示，對(duì)于大多數(shù)電池電壓，單獨(dú)使用IC的平均測(cè)量誤差遠(yuǎn)低于300μV（參見(jiàn)MAX14920/MAX14921數(shù)據(jù)資料中的典型工作特性）。Maxim解決方案中ADC的分辨率和基準(zhǔn)電壓源的精度選擇得足夠高，允許LSB小于100μV。 Maxim推薦MAX11163 16位ADC，因?yàn)樗哂谐錾氖д{(diào)誤差、增益誤差和INL。對(duì)于外部基準(zhǔn)，Maxim推薦使用MAX6126基準(zhǔn)，因?yàn)樗哂?.02%的低初始精度和出色的溫度系數(shù)，可在-40°C至+85°C的整個(gè)溫度范圍內(nèi)提供可靠的性能。（注1）

使用MAX14920/MAX14921、MAX6126和MAX11163的數(shù)據(jù)資料值以及隨附的電子表格進(jìn)行快速計(jì)算，得到完整的Maxim方案的六西格瑪誤差約為0.042%，三西格瑪誤差約為0.027%。這意味著最大六西格瑪誤差約為1.714mV，最大三西格瑪誤差約為1.087mV。根據(jù)IC數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的參數(shù)計(jì)算誤差時(shí)，假設(shè)所有誤差都是累加的。實(shí)際上，誤差可以相互抵消，從而減少系統(tǒng)的整體誤差。因此，預(yù)計(jì)三西格瑪系統(tǒng)精度將優(yōu)于0.027%。圖3所示為實(shí)驗(yàn)室在MAX14921EVKIT上實(shí)際測(cè)量的電池溫度變化。測(cè)量是在各種電池電壓下進(jìn)行的，顯示在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的最大誤差變化僅為0.009%（368μV），最大電池電壓測(cè)量誤差為0.017%（696μV）。

圖3.MAX14921系統(tǒng)測(cè)量溫度范圍內(nèi)的誤差

當(dāng)與精度優(yōu)化架構(gòu)中的正確元件配對(duì)時(shí)，MAX14920/MAX14921可提供出色的精度。Maxim推薦的高精度電池測(cè)量系統(tǒng)解決方案MAX14921EVKIT#包括MAX14921、MAX11163和MAX6126，具有極低的測(cè)量誤差，在-40°C至+85°C擴(kuò)展級(jí)溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的性能。

圖4.精度優(yōu)化架構(gòu)的誤差計(jì)算。

注1：某些鋰電池化學(xué)成分的完全充電電壓高達(dá)每節(jié)電池4.4V。對(duì)于此類化學(xué)成分，Maxim推薦使用MAX6194A基準(zhǔn)。“誤差測(cè)量”電子表格中“總誤差計(jì)算”工作表上的單元格B4必須更改為4.5V，以考慮更高的基準(zhǔn)電壓。

精度優(yōu)化、成本降低的架構(gòu)

圖5.精度優(yōu)化、成本更低的架構(gòu)。

建筑分析

降低成本的需求往往迫使設(shè)計(jì)人員在降低精度方面做出權(quán)衡。然而，這種權(quán)衡并不需要大大降低系統(tǒng)精度。正確選擇帶有板載基準(zhǔn)電壓源的ADC使圖4所示的精度優(yōu)化、成本降低的架構(gòu)成為需要在預(yù)算范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度的系統(tǒng)的絕佳解決方案。

這種架構(gòu)仍然避免使用微控制器的ADC來(lái)保持高精度，但它依賴于帶有內(nèi)部基準(zhǔn)的ADC。在這種架構(gòu)中，元件數(shù)量的減少可以降低成本，雖然與外部基準(zhǔn)相比，具有內(nèi)部基準(zhǔn)的系統(tǒng)的精度會(huì)降低，但權(quán)衡通常是可以接受的。

重要參數(shù)

精度優(yōu)化架構(gòu)中組件特性的許多重要選擇標(biāo)準(zhǔn)也適用于此架構(gòu)。主要區(qū)別在于參考參數(shù)的靈活性較低。因此，最好將大部分注意力集中在ADC失調(diào)誤差、增益誤差和INL參數(shù)以及增益和失調(diào)誤差溫度系數(shù)的選擇上。由于基準(zhǔn)電壓源誤差和基準(zhǔn)電壓源漂移通常與ADC特性的精度成比例變化，因此嚴(yán)格評(píng)估這些參數(shù)并不重要，盡管確保它們提供相對(duì)良好的精度總是好的。

總體而言，按重要性順序列出的與精度優(yōu)化、成本降低的架構(gòu)相關(guān)的最重要的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

失調(diào)誤差

增益誤差

積分非線性 （INL）

增益誤差溫度系數(shù)

偏移誤差溫度系數(shù)

組件選擇/示例

這種精度優(yōu)化、成本更低的架構(gòu)省去了外部基準(zhǔn)電壓源，因此需要具有內(nèi)部基準(zhǔn)的ADC。MAX11165符合此類高精度系統(tǒng)的要求，提供失調(diào)誤差、增益誤差和與MAX11163相同的INL值，同時(shí)還包括一個(gè)初始精度為±4mV的內(nèi)部基準(zhǔn)，最大溫度系數(shù)為17ppm/°C。

同樣，使用本應(yīng)用筆記隨附的“誤差測(cè)量”電子表格顯示，該系統(tǒng)的最大六西格瑪誤差為0.178% （7.305mV），系統(tǒng)的最大三西格瑪誤差僅為0.122% （5.014mV）。如果MAX14921評(píng)估板實(shí)際性能的軼事證據(jù)可以作為真實(shí)性能的指標(biāo)，則該系統(tǒng)的性能應(yīng)該比最大誤差所指示的要好得多。請(qǐng)注意，這些軼事證據(jù)是可能結(jié)果的框架，但實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)依賴于最大誤差。

雖然上述成本優(yōu)化架構(gòu)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)精度降低，但這種權(quán)衡不會(huì)對(duì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生太大的負(fù)面影響。在可以接受此類誤差的應(yīng)用中，MAX14920/MAX14921電池監(jiān)測(cè)AFE、MAX11165 ADC和功能強(qiáng)大的微控制器可提供低成本、高精度的系統(tǒng)。

圖6.精度優(yōu)化、成本降低的架構(gòu)的誤差計(jì)算。

成本優(yōu)化架構(gòu)

圖7.成本優(yōu)化的架構(gòu)。

建筑分析

一些電池監(jiān)控應(yīng)用需要節(jié)省成本和/或電路板空間，因此需要比上述降低成本的架構(gòu)更大的精度權(quán)衡。對(duì)于此類應(yīng)用，最好省去所有外部元件，并使用與系統(tǒng)微控制器集成的ADC。在微控制器上使用板載ADC在精度方面存在兩個(gè)困難：

板載ADC通常具有非常低的精度性能。

3.3V微控制器的基準(zhǔn)電壓源可能在1.195V左右。因此，集成ADC只能接受1.195V滿量程電壓，但大多數(shù)電池組監(jiān)控應(yīng)用需要4V或更高的滿量程電壓。

上面列出的第一個(gè)困難是設(shè)計(jì)人員通常必須接受的權(quán)衡，因?yàn)榫戎饕Q于所選的微控制器。第二個(gè)問(wèn)題需要設(shè)計(jì)師進(jìn)行更重大的權(quán)衡。為了降低ADC輸入端的滿量程電壓，必須使用分壓器。然后，必須將ADC輸出的轉(zhuǎn)換值乘以分壓器的IN/OUT比，以重新獲得原始標(biāo)度。將輸出相乘會(huì)放大上述第一個(gè)困難引起的誤差，分壓器以三種方式引入誤差（在下面的“重要參數(shù)”部分中討論）。

這種架構(gòu)省去了所有外設(shè)，允許MAX14920/MAX14921在空間受限的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。消除外部元件還可以降低此類系統(tǒng)的成本，使其成為一種可行的成本優(yōu)化解決方案或不需要高精度測(cè)量的化學(xué)成分。

重要參數(shù)

選擇微控制器時(shí)，建議至少提供一個(gè)12位（最小值）ADC用于轉(zhuǎn)換MAX14920/MAX14921的輸出。ADC特性通常與微控制器的成本成比例，因此在預(yù)算范圍內(nèi)選擇微控制器是最需要優(yōu)化的。

電阻值是該架構(gòu)中最可控的參數(shù)。考慮一個(gè)最大電池電壓為4V、ADC上具有1.195V基準(zhǔn)的應(yīng)用。4V輸入必須分壓至1.195V，以匹配ADC的滿量程電壓能力。轉(zhuǎn)換完成后，輸出值必須乘以IN/OUT比，以恢復(fù)原來(lái)的4V電平。在這種情況下，輸出必須乘以 3.35。輸入的劃分、轉(zhuǎn)換和輸出的后續(xù)乘法引入了三個(gè)誤差源。

分壓器引入的第一種誤差形式是由于計(jì)算值不可用而導(dǎo)致電阻值不完美引起的誤差。例如，選擇 R1= 1MΩ 需要 R2= 2.347MΩ。這種精確的值不可用，因此設(shè)計(jì)人員必須滿足于可購(gòu)買(mǎi)的附近值。在這種情況下，2.32MΩ和2.37MΩ均可用。建議選擇高于計(jì)算值的實(shí)際值，以使分壓信號(hào)的滿量程電壓低于1.195V基準(zhǔn)。如果選擇低于計(jì)算值的值，滿量程電壓將超過(guò)基準(zhǔn)電壓，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。與 R1= 1MΩ 和 R2= 2.37MΩ，忽略所有其他因素，分壓器引入8.05mV誤差。

通過(guò)分壓器引入誤差的第二種方式是由于電阻的容差。假設(shè)兩個(gè)電阻的容差均為0.1%，則僅通過(guò)容差引入1.67mV的最大誤差。當(dāng)由于上述電阻值不完美而加上誤差時(shí)，引入的總最大誤差可能高達(dá)9.73mV。隨著電阻容差的增加，誤差會(huì)增加很多。例如，如果兩個(gè)電阻的容差均為0.5%，則容差引起的最大誤差增加到8.4mV，從而使電阻值和電阻容差不完美的總最大誤差達(dá)到16.39mV。

最后，分壓器由于需要將輸出乘以輸入/輸出比而引入誤差。此錯(cuò)誤會(huì)影響兩個(gè)方面：

如上所述，分壓器引入的誤差是在ADC的輸入端引入的。這意味著誤差包含在ADC輸出的值中。然后將該值乘以輸入/輸出比率。因此，分壓器在輸出端引入的真實(shí)誤差是IN/OUT比（本例中為3.35）乘以不完美電阻誤差值與電阻容差引起的最大誤差之和。在上述示例中，使用容差為0.1%的電阻，這意味著輸入端的9.73mV誤差變?yōu)檩敵龆说?.73mV x 3.35 = 32.6mV。

輸入/輸出乘法器還會(huì)放大ADC和基準(zhǔn)電壓源誤差。因此，如果ADC和基準(zhǔn)電壓源引入的總誤差為1mV，則乘法器后ADC的誤差為1mV x 3.35 = 3.35mV。

注意：R的高值2= 2.37MΩ 與ADC的10pF （最大值）輸入電容一起構(gòu)成一個(gè)RC時(shí)間常數(shù)，必須在系統(tǒng)中考慮。在開(kāi)始ADC轉(zhuǎn)換之前，等待RC值的5倍（在本例中約為120μs）允許輸入電容在對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣之前充電。

組件選擇/示例

由于這種架構(gòu)在很大程度上取決于所使用的微控制器，因此分析通用的低成本微控制器很有幫助。飛思卡爾半導(dǎo)體K10P64M72SF1就是這樣一款微控制器。K10P64M72SF1上的集成SAR ADC提供12位單端轉(zhuǎn)換，總未調(diào)整誤差（TUE）為±6.8LSB（最大值）。這相當(dāng)于ADC的最大誤差為6.8mV，在輸出乘以輸入/輸出比后變?yōu)?2.78mV誤差。飛思卡爾K10P64M72SF1包括一個(gè)1.195V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)具有最大3.5mV基準(zhǔn)誤差和80mV總基準(zhǔn)溫度漂移。

根據(jù)“誤差測(cè)量”電子表格，MAX14920/MAX14921和飛思卡爾K10P64M72SF1的板載ADC產(chǎn)生12位輸出，最大六西格瑪誤差為251.307mV （861.17 LSB），最差情況下ENOB為11.66位。最大三西格瑪誤差為116.849mV （400.42 LSB），最小ENOB為11.85位。

剛剛概述的成本優(yōu)化架構(gòu)為設(shè)計(jì)人員提供了大量的成本降低，但仍為使用具有中等到陡峭放電曲線的鋰化學(xué)成分的系統(tǒng)提供了可接受的精度。這種架構(gòu)還具有減少PCB占位面積的額外優(yōu)勢(shì)，允許在空間受限的應(yīng)用中進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖8.成本優(yōu)化架構(gòu)的誤差計(jì)算。

成本優(yōu)化、精度增強(qiáng)型架構(gòu)

圖9.成本優(yōu)化、精度增強(qiáng)的架構(gòu)。

建筑分析

成本優(yōu)化、精度增強(qiáng)的架構(gòu)采用了之前引入的成本優(yōu)化架構(gòu)，并通過(guò)添加外部基準(zhǔn)來(lái)提高精度。使用外部基準(zhǔn)不僅可以大大減少微控制器集成基準(zhǔn)引起的誤差，還可以減少M(fèi)AX14920/MAX14921模擬信號(hào)的分頻量。由于輸入/輸出比隨著基準(zhǔn)電壓源的增加而降低，因此與該倍增因子相關(guān)的誤差也會(huì)降低。即使使用低成本參考，也能大幅提高精度。

增加外部基準(zhǔn)電壓源是該架構(gòu)與上述成本優(yōu)化架構(gòu)之間的唯一區(qū)別因素。因此，與成本優(yōu)化架構(gòu)相比，改進(jìn)的初始精度、更低的溫度漂移和更低的輸入/輸出比是該架構(gòu)的三個(gè)優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)人員必須決定，由于外部基準(zhǔn)電壓源而增加的系統(tǒng)成本是否足以被該系統(tǒng)精度的提高所抵消。

重要參數(shù)

如前所述，微控制器的選擇標(biāo)準(zhǔn)是至少有一個(gè)12位（最?。〢DC，并且微控制器集成ADC的特性對(duì)于所需的系統(tǒng)精度是可接受的。影響精度的另一個(gè)參數(shù)是 R 的選擇1和 R2在分壓器中。請(qǐng)參閱“成本優(yōu)化架構(gòu)”部分，分析分壓器對(duì)精度的影響。

外部基準(zhǔn)的選擇取決于項(xiàng)目的預(yù)算以及微控制器的功能。許多微控制器采用3.3V電源供電，只能處理3.3V基準(zhǔn)。為了獲得最大精度，重要的是選擇盡可能接近滿量程輸入的基準(zhǔn)電壓，同時(shí)仍在微控制器的能力范圍內(nèi)工作。

基準(zhǔn)電壓源的其他重要因素是基準(zhǔn)電壓源的初始精度和溫度系數(shù)。然而，這些因素是選擇盡可能接近滿量程輸入的基準(zhǔn)電壓的次要因素。這樣做的原因是盡可能降低輸入/輸出比，從而減少輸出必須乘以輸出以重新獲得原始比例的量。例如，使用飛思卡爾K10P64M72SF1微控制器的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源時(shí)，輸入/輸出比為3.35，但使用3.3V外部基準(zhǔn)時(shí)，輸入/輸出比為1.21。

使用較高基準(zhǔn)電壓后，分壓器的IN/OUT比得到改善，加上外部基準(zhǔn)電壓源的初始精度和溫度漂移得到改善，使得該架構(gòu)成為一種成本降低的架構(gòu)，適用于需要比前面討論的成本優(yōu)化架構(gòu)更高的精度，同時(shí)仍保持低成本的應(yīng)用。

組件選擇/示例

本例中再次使用飛思卡爾半導(dǎo)體K10P64M72SF1微控制器。使用相同的微控制器以及0.1%容差電阻器，使該系統(tǒng)的精度分析變得簡(jiǎn)單。MAX6034B電壓基準(zhǔn)具有13mV初始精度和75ppm/°C （最大值）溫度漂移，以低成本提供出色的性能（注2）。MAX6034B還具有3.3V選項(xiàng)，所選微控制器均可接受，與上述成本優(yōu)化示例中使用的1.195V基準(zhǔn)相比，精度大大提高。3.3V基準(zhǔn)允許輸入/輸出比僅為1.21。

分壓器現(xiàn)在必須將電池監(jiān)控AFE的4V最大電壓分壓至3.3V。選擇 R1= 1MΩ 產(chǎn)生的計(jì)算電阻值為 R2= 212.121kΩ。由于210kΩ和213kΩ電阻是最接近的，因此將選擇213kΩ電阻以避免在滿量程時(shí)超過(guò)基準(zhǔn)電壓。當(dāng)分壓器上的這些電阻值時(shí)，分壓器引入的最大誤差為3.55mV。

K10P64M72SF1微控制器的內(nèi)部ADC提供6.8 LSB的精度，采用MAX6034B作為外部基準(zhǔn)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)低至31.154mV的六西格瑪誤差和低至17.632mV的三西格瑪誤差。與上面討論的成本優(yōu)化架構(gòu)相比，本例中的成本優(yōu)化、精度增強(qiáng)架構(gòu)的最大六西格瑪誤差降低了87.6%，而系統(tǒng)成本僅略有增加。

注2：針對(duì)比MAX3B精度更高的低成本3.6034V電壓基準(zhǔn)，Maxim推薦使用MAX6034A電壓基準(zhǔn)。

圖 10.成本優(yōu)化、精度增強(qiáng)型架構(gòu)的誤差計(jì)算。

結(jié)論

上述架構(gòu)使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠靈活地實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)。無(wú)論終端應(yīng)用和設(shè)計(jì)限制如何，MAX14920/MAX14921都能提供靈活的設(shè)計(jì)，能夠提供高性能電池監(jiān)測(cè)和電池平衡功能，滿足多種設(shè)計(jì)限制。MAX14920/MAX14921的性能可以通過(guò)正確選擇周?chē)臉?gòu)建模塊來(lái)針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行調(diào)節(jié)。

審核編輯：郭婷