MAX14921為高性能、電池測量模擬前端（AFE），適用于需要出色精度和可靠讀數(shù)的系統(tǒng)。作為構(gòu)建模塊，MAX14921的性能在很大程度上取決于支撐和包圍它的元件。本應(yīng)用筆記重點介紹推薦的Maxim電池測量解決方案，以實現(xiàn)最佳性能和精確到±650μV （典型值）的可靠系統(tǒng)讀數(shù)。

介紹

MAX14921為高性能電池測量模擬前端（AFE），用于監(jiān)測高精度系統(tǒng)中多達16個電池單元電壓的電池組電壓。MAX14921具有出色的精度和獨特的采樣保持架構(gòu)，特別適合監(jiān)測放電曲線幾乎平坦的磷酸鋰電池等電池化學(xué)成分。

作為構(gòu)建模塊，MAX14921的整體性能受其周圍IC網(wǎng)絡(luò)的影響。本應(yīng)用筆記重點介紹了Maxim推薦的電池測量系統(tǒng)解決方案的出色性能（誤差通常小于650μV）。它為從MAX14921系統(tǒng)獲得最佳結(jié)果提供了一些指導(dǎo)。

解決方案

系統(tǒng)測量的準確性和可靠性取決于在該系統(tǒng)中協(xié)同工作的IC的質(zhì)量。MAX14921需要功能強大的微控制器、具有相當(dāng)高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）以及可靠、精確的電壓基準，以實現(xiàn)峰值性能。圖1所示為使用MAX14921實現(xiàn)最高性能和高精度測量的Maxim方案。

圖1.優(yōu)化MAX14921 AFE性能的Maxim解決方案框圖

從設(shè)計角度來看，微控制器應(yīng)盡可能少地考慮整個系統(tǒng)的誤差。雖然許多微控制器具有內(nèi)部ADC和基準電壓源，但它們通常不具備可靠的亞毫伏測量所需的精度或分辨率，因此應(yīng)避免使用。選擇微控制器時的重要考慮因素是SPI接口的時序和分辨率。

外部ADC和基準電壓源的質(zhì)量可以決定系統(tǒng)的精度。MAX14921能夠在電池電壓的500μV范圍內(nèi)測量精度;臺架測量顯示，大多數(shù)電池電壓的平均測量誤差遠低于300μV，單獨使用IC即可（參見MAX14921數(shù)據(jù)資料中的典型工作特性）。ADC的分辨率和基準精度應(yīng)足夠高，以允許LSB小于100μV。 Maxim推薦使用MAX11163 16位ADC和MAX6126基準，因為它們在整個溫度范圍內(nèi)具有高精度和穩(wěn)定性。

整體電路板設(shè)計和良好的布局技術(shù)是獲得最佳結(jié)果的必要條件。然而，這些主題超出了本應(yīng)用筆記的范圍。有關(guān)布局和電路板設(shè)計的詳細信息，請參考MAX14921EVKIT數(shù)據(jù)資料和應(yīng)用筆記5495“MAX14921高精度12節(jié)/16節(jié)電池測量AFE的PCB布局指南”。

那么，它有多好呢？

使用MAX14921、MAX6126和MAX11163的數(shù)據(jù)資料值進行快速計算，得到完整Maxim方案的最差情況誤差約為0.099%。然而，通常情況下，實際測量誤差遠低于數(shù)據(jù)手冊中顯示的保證最大誤差。圖2所示為MAX14921EVKIT電池在實驗室中不同電池電壓下隨溫度變化的實際測量結(jié)果。測量顯示，在整個溫度范圍內(nèi)的最大誤差僅為0.009%;最大電池電壓測量誤差為0.017%。

圖2.MAX14921系統(tǒng)在整個溫度范圍內(nèi)的測量誤差

MAX14921與功能強大的微控制器、具有相當(dāng)高分辨率的ADC和可靠的基準配合使用時，可提供高精度，以實現(xiàn)峰值性能。Maxim推薦的電池測量系統(tǒng)方案包括MAX14921、MAX11163和MAX6126。該系統(tǒng)在-40°C至+85°C擴展溫度范圍內(nèi)具有極低的測量誤差和穩(wěn)定的性能。

審核編輯：郭婷