Texas Instruments ADS131B26-Q1電池組監視器是一款高壓、完全集成的電池組監視器，用于汽車電動汽車 (EV) 電池管理系統 (BMS)。ADS131B26-Q1集成了兩個同步采樣、高精度、24位模數轉換器 (ADC) 通道（ADC1A、ADC1B），用于測量冗余電池電流。使用外部分流電阻器能夠以高精度和高分辨率完成這一測量過程。兩個獨立的數字比較器可實現與兩個ADC并聯的快速過流檢測。集成了另外一組24位同步采樣ADC（ADC3A、ADC3B），用于使用外部高壓電阻分壓器與電池電流同步測量電池組電壓，實現精確的電池充電狀態和健康狀況計算。

數據手冊：*附件：Texas Instruments ADS131B26-Q1電池組監視器數據手冊.pdf

此外，使用外部高壓電阻分壓器，可提供兩個多路復用16位ADC通道（ADC2A、ADC2B），用于測量系統中的分流溫度和其他電壓，包括電池組電壓。使用模擬輸出溫度傳感器或熱敏電阻等外部溫度傳感器測量分流溫度。每個ADC都有一個通道序列器，可通過配置的多路復用器輸入自動步進。這一過程是為了減少SPI上的通信。

該器件集成了許多診斷和監控功能，可檢測和減輕隨機硬件故障，有助于開發功能安全的BMS。內部線性穩壓器的輸入電壓范圍高達16V，支持使用非穩壓直流/直流轉換器為器件供電。Texas Instruments ADS131B26-Q1的額定汽車級溫度范圍為–40°C至+105°C，采用48引腳HTQFP封裝。

特性

• 符合汽車應用類AEC-Q100標準
  • 溫度等級1：（–40°C至+125°C，T A ）
• 符合功能安全標準
  • 開發用于功能安全應用
  • 可提供文檔，協助ISO 26262功能安全系統設計（高達ASIL D）
  • 系統能力高達ASIL D
  • 硬件可滿足ASIL D要求
• 兩個同步采樣24位ADC（ADC1A、ADC1B），用于電流分流測量：
  • 可編程滿量程范圍
    • ±39mV至±312.5mV
    • 支持各種分流電阻器值和電流測量范圍
  • 實現高精度分流測量
    • 失調誤差：±1.5μV（最大值）
    • 增益漂移：20ppm/°C（最大值）
  • 可編程數據速率：500SPS至64kSPS
  • 每個ADC數字過流比較器，具有可編程閾值，用于快速過流檢測
• 兩個同步采樣24位ADC（ADC3A、ADC3B），用于電壓測量：
  • 可編程數據速率：500SPS至64kSPS
  • 可編程滿量程范圍：±312.5mV至±1.25V
• 兩個多路復用16位ADC（ADC2A、ADC2B），用于電壓和溫度測量：
  • 每個ADC八個模擬輸入
  • 可編程滿量程范圍：±312.5mV至±1.25V
  • 通道定序器
• 監控和診斷功能，可減少和檢測隨機硬件故障
• 電源電壓范圍：2.9V至16V
• SPI兼容接口
• 九個GPIO，具有PWM功能

監控系統框圖

高精度電池管理系統監控芯片ADS131B26-Q1技術解析

一、產品概述

ADS131B26-Q1是德州儀器(Texas Instruments)推出的一款面向汽車電池管理系統(BMS)的高壓電池組監視器。該器件集成了多個高精度ADC通道，專門設計用于電動汽車高壓電池包的電流、電壓和溫度監測，滿足汽車級AEC-Q100認證要求，工作溫度范圍覆蓋-40°C至+125°C。

作為功能安全合規器件，ADS131B26-Q1支持ISO 26262功能安全系統設計，文檔支持達到ASIL D級別，系統能力可達ASIL D，硬件能力同樣可達ASIL D級。

二、關鍵特性與技術優勢

1. 多通道高精度ADC架構

ADS131B26-Q1集成了六路獨立ADC通道，構成完整的電池監測解決方案：

• ? 雙路24位ADC(ADC1A/ADC1B) ?：專為電流分流測量設計，可編程量程±39mV至±312.5mV，支持寬范圍分流電阻值
• ? 雙路16位多路復用ADC(ADC2A/ADC2B) ?：用于電壓和溫度測量，每路提供8個模擬輸入
• ? 雙路24位ADC(ADC3A/ADC3B) ?：用于電壓測量，可編程量程±312.5mV至±1.25V

2. 卓越的測量性能

• ?超高精度?：電流測量通道最大偏移誤差僅±1.5μV，增益漂移低至20ppm/°C
• ?靈活的采樣率?：支持500SPS至64kSPS可編程數據速率
• ?數字過流比較器?：每路電流ADC配備獨立可編程閾值比較器，實現快速過流檢測
• ?同步采樣?：ADC1A/ADC1B和ADC3A/ADC3B支持同步采樣，確保SOC/SOH計算準確性

3. 汽車級可靠性設計

• 工作電壓范圍2.9V至16V，適應汽車電源波動
• 集成SPI兼容接口，支持CRC校驗確保通信可靠性
• 提供9個通用GPIO，支持PWM功能
• 完備的診斷監控功能，包括電源監控、時鐘監控和數字監控

三、功能架構解析

1. 信號鏈設計

器件采用分區設計，分為A、B兩個獨立部分，共享電源和時鐘但信號處理獨立：

• ?電流測量通道?：差分輸入→PGA(增益4-32)→24位ΔΣ調制器→數字濾波器
• ?電壓測量通道?：單端/差分輸入→PGA(增益1-4)→24位/16位ADC
• ?溫度測量?：通過外部NTC或模擬溫度傳感器接入ADC2y通道

2. 時鐘系統

• 主時鐘可選8.192MHz內部振蕩器或外部時鐘
• 調制器時鐘fMOD = fMCLK/2
• 獨立的診斷振蕩器(OSCD)用于監控功能

3. 電源管理

• 集成LDO穩壓器：AVDD(3.3V)、IOVDD(3.3V)和DVDD
• 寬輸入電壓范圍：4V-16V，可直接連接非穩壓隔離DC/DC轉換器
• 完備的電源監控：欠壓/過壓/振蕩檢測

四、功能安全實現

ADS131B26-Q1提供全面的診斷功能支持ASIL D系統設計：

1. ?硬件冗余?：
   • 關鍵信號路徑A/B雙通道獨立設計
   • OTP存儲器雙備份
2. ?持續監控?：
   • 電源電壓/時鐘頻率監控
   • 寄存器/存儲器CRC校驗
   • 信號路徑自測試(Test DAC)
3. ?故障響應?：
   • 專用FAULT引腳快速報警
   • 可配置的故障屏蔽策略
   • 詳細的故障狀態寄存器

五、開發建議

1. ?校準流程?：
   • 上電后加載預存的校準系數
   • 定期執行偏移校準(內部短路)
   • 系統級增益校準使用精密參考源
2. ?PCB布局要點?：
   • 模擬/數字地分離，單點連接
   • 關鍵模擬路徑對稱布線
   • 充分的電源去耦(1μF+100nF)
3. ?軟件設計?：
   • 實現完整的CRC校驗機制
   • 配置看門狗定時器監控通信
   • 建立故障處理優先級策略

六、市場定位與選型

ADS131B26-Q1屬于TI的B2x系列電池監測芯片，與其他型號對比如下：

該器件特別適合需要高精度、高可靠性電池管理的xEV應用，包括：

• 純電動汽車高壓電池包
• 混合動力汽車能量存儲系統
• 固定式儲能系統