ZHCSN81A July   2023  – January 2025 ADS131B23-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 通用数字输入和输出（GPIO0 至 GPIO4）
        1. 7.3.6.1 GPIOx PWM 输出配置
        2. 7.3.6.2 GPIOx PWM 输入回读
      7. 7.3.7 通用数字输入与输出（GPIO0A、GPIO1A、GPIO0B、GPIO1B）
      8. 7.3.8 监控器和诊断功能
        1. 7.3.8.1  电源监控器
        2. 7.3.8.2  时钟监控器
        3. 7.3.8.3  数字监测器
          1. 7.3.8.3.1 寄存器映射 CRC
          2. 7.3.8.3.2 内存映射 CRC
          3. 7.3.8.3.3 GPIO 读回
        4. 7.3.8.4  通信监控器
        5. 7.3.8.5  故障标志和故障屏蔽
        6. 7.3.8.6  FAULT 引脚
        7. 7.3.8.7  诊断和诊断过程
        8. 7.3.8.8  指示灯
        9. 7.3.8.9  转换和序列计数器
        10. 7.3.8.10 电源电压回读
        11. 7.3.8.11 温度传感器（TSA）
        12. 7.3.8.12 测试 DAC（TDACA、TDACB）
        13. 7.3.8.13 开路检测
        14. 7.3.8.14 主机检测和 MHD 引脚缺失
        15. 7.3.8.15 过流比较器（OCCA、OCCB）
          1. 7.3.8.15.1 OCCA 和 OCCB 引脚
          2. 7.3.8.15.2 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 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 和 ADC2A 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 分流温度测量
      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

9.2.2.1 分流测量

在典型的 BMS 应用程序中，必须在两个方向上测量流经分流电阻器的电流，以便对电池包进行充电和放电。在过流或短路情况下，在本示例应用中，电流可高达 IBAT_MAX = ±3 kA。因此，分流器上的最大压降高达 VSHUNT = RSHUNT × IBAT_MAX = 50 μΩ × ±3 kA = ±150 mV。

要测量该分流电压，请将 ADC1A 配置为增益 = 8，这样就可以测量 VIN1A = VCPA – VCNA = ±VREFA / 8 = ±1.25V / 8 = ±156mV 的差分电压。器件中的集成电荷泵允许在使用单极模拟电源时测量比 AGNDA 低 312.5mV 的电压。这种双极性电压测量功能很重要，因为分流器的一侧连接到与 ADS131B23-Q1 的 AGNDA 引脚相同的 GND 电位，这意味着器件在电流测量期间必须测量的绝对电压最多比 AGNDA 低 150mV。

要在 1ms 内实现快速过流检测，同时提供高精度和分辨率，请使用全局斩波模式将 ADS131B23-Q1 配置为以 4kSPS（OSR = 1024）运行。全局斩波模式支持在整个温度和时间范围内以最小的偏移误差进行测量。根据方程式 21，使用这些设置的转换时间为 0.75ms。根据 全局斩波模式 一节中的说明，以输入为基准的噪声约为 1.28μVRMS/√2 = 0.91μVRMS。因此，可以解析小至 0.91μVRMS / 50μΩ = 18mA 的电流。通过在连接到 ADS131B23-Q1 的微控制器中对较长时间段内的转换结果进行均值计算，可以进一步提高分辨率。

模拟输入端（R13、R14 和 C6）上差分抗混叠滤波器的 –3dB 转角频率设置为 1 / (2 × ᴨ × 2 × 100Ω × 47nF) = 16.9kHz，以便在 ADC1A 调制器频率上提供超过 40dB 的衰减。保持较小的串联电阻值（R13 和 R14），以避免因 ADC1A 输入电流导致电阻上的压降而产生额外的偏移误差。

ADC1B 的配置与 ADC1A 相同，以便以相同的数字滤波器响应同时对分流电压进行采样。