【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
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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描述- 瑞萨电子推出互补性产品组合，包括模拟、电源、嵌入式处理和连接产品，共同协作提供全面解决方案。资料详细介绍了瑞萨电子在汽车领域的成功产品组合，涵盖模拟与电源战略、微控制器、R-CAR系统级芯片解决方案、AD/ADAS、驾驶舱、E/E架构、xEV和汽车控制等应用。此外，还介绍了瑞萨电子的传感器解决方案、电源管理IC、视频信号处理、无线充电、汽车高清链接、栅极驱动单元、功率MOSFET、IGBT、智能功率器件、雷达收发器和可配置混合信号IC等产品。
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瑞萨锂电池管理芯片ISL78714ANZ-T，监控和管理多达14个电池，可级联多节电池，提高电池组容量；速率高达1Mbps，速率高，系统响应快，高精度测量，提高系统稳定性，有效满足BMS系统需求。
ISL78714BMS5XBEKIT1Z电池管理系统用户手册简称
描述- 该资料为ISL78714BMS5XBEKIT1Z电池管理系统参考设计套件的用户手册。该套件用于测试ISL78714锂离子电池组模拟前端IC和Renesas RH850在汽车电池管理系统解决方案中的应用。RH850与ISL78714设备通信，监控电池单元电压、电池组温度和电流，记录故障检测，并控制单元平衡。ISL78714包含菊花链硬件，提供电池之间的强大、隔离通信。RH850包括对多个CAN、LIN、UART和RS485总线的接口，并控制多个PWM输出。该参考设计套件作为完整的汽车电池管理系统示例，适用于最多70个串联的锂离子电池单元。
型号- RH850/P1M,BMSREF-PS1-Z,ISL78714BMS5XBEVAL1Z,ISL78714,ISL78714BMS5XBEKIT1Z
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可定制丙烯酸酯胶粘剂的粘度范围：250~36000 mPa·s，硬度范围：50Shore 00~85Shore D，其他参数如外观颜色，固化能量等也可按需定制。
最小起订量： 1 提交需求>
可定制环氧胶的粘度范围：9000~170000 mPa·s；固化方式：可加热、仅室温、可UV；其他参数如外观颜色、硬度等也可按需定制。
最小起订量： 1支 提交需求>
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