ZHCSMK4B September   2022  – January 2025 ADS131B26-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 时序要求
    7. 5.7 开关特性
    8. 5.8 时序图
    9. 5.9 典型特性
  7. 6 参数测量信息
    1. 6.1 温漂测量
    2. 6.2 增益漂移测量
    3. 6.3 噪声性能
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1 命名规则
      2. 7.3.2 精密电压基准（REFA、REFB）
      3. 7.3.3 时钟（MCLK、OSCM、OSCD）
      4. 7.3.4 ADC1y
        1. 7.3.4.1 ADC1y Input Multiplexer
        2. 7.3.4.2 ADC1y 可编程增益放大器 (PGA)
        3. 7.3.4.3 ADC1y ΔΣ 调制器
        4. 7.3.4.4 ADC1y 数字滤波器
        5. 7.3.4.5 ADC1y 偏移和增益校准
        6. 7.3.4.6 ADC1y 转换数据
      5. 7.3.5 ADC2y
        1. 7.3.5.1 ADC2y 输入多路复用器
        2. 7.3.5.2 ADC2y 可编程增益放大器 (PGA)
        3. 7.3.5.3 ADC2y ΔΣ 调制器
        4. 7.3.5.4 ADC2y 数字滤波器
        5. 7.3.5.5 ADC2y 偏移和增益校准
        6. 7.3.5.6 ADC2y 序列发生器
        7. 7.3.5.7 VCMy 缓冲器
        8. 7.3.5.8 ADC2y 测量配置
        9. 7.3.5.9 ADC2y 转换数据
      6. 7.3.6 ADC3y
      7. 7.3.7 通用数字输入和输出（GPIO0 至 GPIO4）
        1. 7.3.7.1 GPIOx PWM 输出配置
        2. 7.3.7.2 GPIOx PWM 输入回读
      8. 7.3.8 通用数字输入与输出（GPIO0A、GPIO1A、GPIO0B、GPIO1B）
      9. 7.3.9 监控器和诊断功能
        1. 7.3.9.1  电源监控器
        2. 7.3.9.2  时钟监控器
        3. 7.3.9.3  数字监测器
          1. 7.3.9.3.1 寄存器映射 CRC
          2. 7.3.9.3.2 内存映射 CRC
          3. 7.3.9.3.3 GPIO 读回
        4. 7.3.9.4  通信监控器
        5. 7.3.9.5  故障标志和故障屏蔽
        6. 7.3.9.6  FAULT 引脚
        7. 7.3.9.7  诊断和诊断过程
        8. 7.3.9.8  指示灯
        9. 7.3.9.9  转换和序列计数器
        10. 7.3.9.10 电源电压回读
        11. 7.3.9.11 温度传感器（TSA、TSB）
        12. 7.3.9.12 测试 DAC（TDACA、TDACB）
        13. 7.3.9.13 开路检测
        14. 7.3.9.14 主机检测和 MHD 引脚缺失
        15. 7.3.9.15 过流比较器（OCCA、OCCB）
          1. 7.3.9.15.1 OCCA 和 OCCB 引脚
          2. 7.3.9.15.2 过流指示响应时间
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 上电和复位
        1. 7.4.1.1 上电复位 (POR)
        2. 7.4.1.2 RESETn 引脚
        3. 7.4.1.3 RESET 命令
      2. 7.4.2 工作模式
        1. 7.4.2.1 工作模式
        2. 7.4.2.2 待机模式
        3. 7.4.2.3 断电模式
      3. 7.4.3 ADC 转换模式
        1. 7.4.3.1 ADC1y 和 ADC3y 转换模式
          1. 7.4.3.1.1 连续转换模式
          2. 7.4.3.1.2 单次转换模式
          3. 7.4.3.1.3 全局斩波模式
            1. 7.4.3.1.3.1 全局斩波模式下的过流指示响应时间
        2. 7.4.3.2 ADC2y 序列发生器工作模式和序列模式
          1. 7.4.3.2.1 连续序列模式
          2. 7.4.3.2.2 单次序列模式
          3. 7.4.3.2.3 基于 ADC1y 转换启动的同步单次序列模式
    5. 7.5 编程
      1. 7.5.1 串行接口
        1. 7.5.1.1 串行接口信号
          1. 7.5.1.1.1 芯片选择 (CSn)
          2. 7.5.1.1.2 串行数据时钟 (SCLK)
          3. 7.5.1.1.3 串行数据输入 (SDI)
          4. 7.5.1.1.4 串行数据输出 (SDO)
          5. 7.5.1.1.5 数据就绪 (DRDYn)
        2. 7.5.1.2 串行接口通信结构
          1. 7.5.1.2.1 SPI 通信帧
          2. 7.5.1.2.2 SPI 通信字
          3. 7.5.1.2.3 STATUS 字
          4. 7.5.1.2.4 通信循环冗余校验 (CRC)
          5. 7.5.1.2.5 命令
            1. 7.5.1.2.5.1 NULL (0000 0000 0000 0000b)
            2. 7.5.1.2.5.2 RESET (0000 0000 0001 0001b)
            3. 7.5.1.2.5.3 LOCK (0000 0101 0101 0101b)
            4. 7.5.1.2.5.4 UNLOCK (0000 0110 0101 0101b)
            5. 7.5.1.2.5.5 WREG (011a aaaa aaa0 0nnnb)
            6. 7.5.1.2.5.6 RREG (101a aaaa aaan nnnn)
          6. 7.5.1.2.6 SCLK 计数器
          7. 7.5.1.2.7 SPI 超时
          8. 7.5.1.2.8 读取 ADC1A、ADC1B、ADC2A、ADC2B、ADC3A 和 ADC3B 转换数据
          9. 7.5.1.2.9 DRDYn 引脚行为
  9. 8 寄存器映射
    1. 8.1 寄存器
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
      1. 9.1.1 未使用的输入和输出
      2. 9.1.2 最小接口连接
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计要求
      2. 9.2.2 详细设计过程
        1. 9.2.2.1 分流测量
        2. 9.2.2.2 电池组电压测量
        3. 9.2.2.3 其他电压测量
        4. 9.2.2.4 分流温度测量
        5. 9.2.2.5 模拟输出温度传感器测量
      3. 9.2.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
      1. 9.3.1 电源选项
        1. 9.3.1.1 单个非稳压外部 4V 至 16V 电源（3.3V 数字 I/O 电平）
        2. 9.3.1.2 3.3V 单个稳压外部电源（3.3V 数字 IO 电平）
        3. 9.3.1.3 单个稳压外部 5V 电源（5V 数字 I/O 电平）
      2. 9.3.2 电源排序
      3. 9.3.3 电源去耦
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局示例
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 文档支持
      1. 10.1.1 相关文档
    2. 10.2 接收文档更新通知
    3. 10.3 支持资源
    4. 10.4 商标
    5. 10.5 静电放电警告
    6. 10.6 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息

7.1 概述

ADS131B26-Q1 是一款完全集成式高压电池组监控器，适用于汽车电动汽车 (EV)电池管理系统 (BMS)。它集成了两个同步采样、高精度、24 位 ADC 通道（ADC1A、ADC1B），可使用外部分流电阻器以高分辨率和高精度对电池电流进行冗余测量。两个独立的数字过流检测比较器（OCCA、OCCB）与两个 ADC 并联工作，可实现快速过流检测。

此外，该器件还集成了一组（两个）同步采样 24 位 ADC（ADC3A、ADC3B），可使用外部高压电阻分压器同时测量电池包电压和电池电流，从而准确监测电池充电状态和运行状况。

两个额外的多路复用 16 位 ADC 通道（ADC2A、ADC2B）可借助热敏电阻或模拟输出温度传感器等外部温度传感器测量分流器温度以及系统中的其他电压。ADC2A 和 ADC2B 配备了通道序列发生器，可自动逐步调试配置的多路复用器输入，选择这些输入进行测量并启动 ADC 转换。

该器件分为 A 和 B 两部分。A 部分中的电路独立于 B 部分中的电路。但是，两部分都由同一电源供电，从同一主时钟源获取各自的时钟，并共享同一数字控制和串行接口。

除了各种 ADC 通道外，每个部分还提供：

  • 为每个部分的 ADC 馈电的精密、低漂移、1.25V 电压基准（REFA、REFB）
  • 负电荷泵（NCPA、NCPB）可用于为每个 ADC 前端的增益级提供负电源电压，以便进行低于接地电位的信号测量
  • 分别通过 ADC2A 和 ADC2B 测量裸片温度的温度传感器（TSA、TSB）
  • 用于生成精密测试电压的测试 DAC（测试 DAC A、测试 DAC B），这些电压可以路由到另一节中的 ADC 进行测量
  • 两个基于 AVDD 的逻辑电平的 GPIO（GPIO0A、GPIO1A 和 GPIO0B、GPIO1B）

在许多 BMS 应用程序中，电池包监控器由非稳压隔离式 DC/DC 转换器供电。因此，ADS131B26-Q1 集成了线性稳压器（AVDD 和 IOVDD LDO），这些稳压器可接受 4V 至 16V 之间的电压，并为内部电路提供稳压 3.3V 模拟和数字电源轨。两个低压降稳压器 (LDO) 也可以向外部电路提供有限的电流。一种常见用例是为数字隔离器的初级侧供电，数字隔离器通过 IOVDD LDO 输出隔离与主机微控制器的 SPI 通信；请参阅 ADS131B26Q1EVM-PDK 评估模块 用户指南。

ADS131B26-Q1 的主时钟由内部 8.192MHz 振荡器或 CLK 引脚上提供的外部时钟提供。

该器件集成了多种监控和诊断功能，可缓解和检测随机硬件故障，从而帮助开发功能安全的 BMS，例如：

  • 电源欠压、过压、过热和振荡监控器
  • 通过 ADC2A 和 ADC2B 实现的电源电压回读能力
  • 每个 ADC 具有一组开路检测电流源和灌电流
  • 时钟监控器
  • 循环冗余校验 (CRC)、超时监控器和 SPI 上的 SCLK 计数器，均可用于实现通信的高数据完整性
  • 寄存器和内存映射 CRC
  • ADC 转换和序列计数器

该器件提供五个 GPIO（GPIO0 至 GPIO4），这些 GPIO 具有基于 IOVDD 的逻辑电平以及可选的脉宽调制 (PWM) 输入和输出功能。GPIO2 也可配置为故障输出，GPIO3 和 GPIO4 也可配置为过流比较器输出。

如 表 7-1 中所示，ADS131B2x-Q1 系列由三个集成 ADC 通道数量不同的器件组成。

表 7-1 按可用 ADC 通道比较 ADS131B2x-Q1 器件系列
器件 ADC1A、ADC1B ADC2A ADC2B ADC3A、ADC3B
ADS131B23-Q1 是 是 否 否
ADS131B24-Q1 是 是 是 否
ADS131B26-Q1 是 是 是 是