全隔离式锂离子电池监控和保护系统

　　电路功能与优势

　　锂离子（Li-Ion）电池组包含大量的电池单元，必须正确监控才能提高电池效率，延长电池寿命并确保安全性。图1所示电路中的6通道AD7280A器件充当主监控器，向系统演示平台（SDP-B）评估板提供精确的电压测量数据，而6通道 AD8280器件充当副监控器和保护系统。两个器件均采用8 V至30 V的单电源宽工作电压范围，工作温度范围为–40°C至+105°C工业温度范围。

　　AD7280A内置一个±3 ppm基准电压源，提供±1.6 mV的电池电压测量精度。ADC分辨率为12位，转换48个单元只需7 μs时间。

　　AD7280A具有电池平衡接口输出，用来控制外部FET晶体管，允许各电池放电，并强行使堆叠中的所有电池单元具有相同电压。

　　AD8280独立于主监控器工作，并提供报警功能，可指示超容差条件。该器件内置自用基准电压源和LDO，二者均完全采用电池组供电。基准电压源与外部电阻分压器一起，用来设置过压/欠压的跳变点。每个电池通道都含有可编程去毛刺（D/G）电路，以免瞬时输入电平引发报警。

　　AD7280A和AD8280位于电池管理系统（BMS）的高压端，具有一个菊花链接口，最多能将8个AD7280A和8个AD8280堆叠在一起，以监控48个锂离子电池单元的电压。堆叠中的相邻AD7280A和AD8280可以直接通信，向上向下传递数据，而无需隔离。

　　堆叠底部的主器件使用SPI接口和GPIO与SDP-B评估板通信，只有在这个地方才需要高压电流隔离，以便保护SDP-B板的低压端。数字隔离器ADuM1400， ADuM1401和集成DC-DC转换器的隔离器ADuM5404共同提供所需的11通道隔离，构成一种紧凑、高性价比的解决方案。ADuM5404还可为较低AD7280A的VDRIVE输入提供5 V隔离输出，并为ADuM1400和ADuM1401隔离器提供VDD2电源电压。

　　图1. 锂离子电池监控和保护系统原理示意图