【成功案例】基于模拟前端(AFE) 芯片ISL78714的采样电路的设计，误差会小于1mV

时间： 2019-03-29 来源：世强

技术问答

电池参数采集芯片 ISL78714是瑞萨电子新推出的针对电动汽车BMS应用的模拟前端(AFE)芯片。针对BMS应用，由于电池及周边环境带来的噪声比较大，而采集电池电压又是非常重要的一个参数，所以设计一个可靠的输入滤波电路就显得尤为重要。

笔者在设计ISL78714的硬件电路时，结合电池和AFE的特性设计了两级RC滤波电路。如图一中所示，R136和R171组成了滤波电路电阻部分，其中R136又可以做外部均衡时的均衡电阻使用。这样整体490欧姆的电阻与47nF(C123)组成第一级的滤波电路。R123在PCB布线的时候应该尽可能地靠近电池的连接器一端，最小化电池返回地的距离。同时布线的时候避免有地线穿过这些电容，以免干扰信号的采集。

第二级滤波采用一个510欧姆(R108)的电阻和一个47nF(C107)的电容组成，这个电容在PCB布线的时候应该尽可能地靠近ISL78714，同时该电容的作用是连接相邻通道，而不是连接到地线。

图一输入采集滤波电路

电池参数采集芯片ISL78714可以支持同时采集14块电池的信息，不过第11路输入通道(VC11)的滤波电路有一些不同，这个主要是外部均衡电路的需要，我们使用了两个100欧姆的电阻(R138, R139)和两个887欧姆的电阻(R183, R184)，如图二中并联后的等效电阻是493欧姆(接近其它通道的490欧姆)。滤波电容C125的连接跟其它通道一样。

图二 VC11输入采集滤波电路

虽然在设计电路的时候笔者尽可能的考虑了各种影响因素，但由于外部电路以及PCB阻抗的综合影响，ISL78714在采样的时候还是会有一定的误差，通常这个误差会小于1mV，并且在每个通道这个误差是比较固定的。在笔者的电路中各个通道的误差如下表所示：

电池输入	扫描电压和所有指令时的误差(mV)	扫描混合命令时的误差(mV)
Cell 1	0	0
Cell2	0.066	0.067
Cell3	-0.179	-0.179
Cell4	-0.369	-0.368
Cell5	-0.428	-0.428
Cell6	-0.43	-0.429
Cell7	-0.422	-0.423
Cell8	-0.42	-0.791
Cell9	-0.421	-0.375
Cell10	-0.422	-0.375
Cell11	-0.422	-0.415
Cell12	-0.422	-0.427
Cell13	-0.414	-0.416
Cell14	-0.351	-0.351

当MCU读到ISL78714采集的数据之后，通过软件的方式减去上述的误差就可以得到电池的电压值了。

可以说在整个BMS的设计中，准确的采集电池电压值是整个BMS设计的关键和基础，只有采集到了准确的电压值，我们再去计算SOC、SOH、去做均衡处理等操作才是有意义的。如果基础数据都不准确的话，那么在错误数据基础上也只能计算出更加偏离实际的结果。本文给出的针对ISL78714的滤波采样电路的设计，希望对使用该芯片的工程师能够有所帮助。

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全部评论（1）

用户_8239 Lv7. 资深专家 2019-04-20

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