Anwendung eines 8-Kanal-Sukzessivabtastungs-ADC (CM2248) in Batterieformungs- und Prüfgeräten

01 Einleitung

Simu Microelectronics hat den CM2248 vorgestellt, einen 16-Bit-8-Kanal-Simultansampling-SAR-ADC. Jeder Kanal integriert einen analogen Eingangsspannungsbegrenzer und ein Anti-Aliasing-Filter zweiter Ordnung. Alle Kanäle können gleichzeitig mit einer Rate von 200 kSPS abtasten. Der CM2248 ist pin-kompatibel mit dem AD7606 von ADI und dem ADS8588 von TI. Die wichtigsten Merkmale sind unten aufgeführt.

02 CM2248 Merkmale

• Bipolare analoge Eingangsbereiche: ±10 V, ±5 V

• 8 gleichzeitige Abtast-Eingangskanäle

• Vollständig integrierte Datenerfassungslösung

  • Schutz durch Analogeingangs-Clamp

  • Eingangspuffer mit 1 MΩ analogem Eingangswiderstand

  • Zweiter Ordnung Anti-Aliasing-Analogfilter

  • Präzisionsreferenz und Puffer auf dem Chip

  • 16-Bit, 200 kSPS ADC (alle Kanäle)

  • Überabtastungsfähigkeit mittels digitalem Filter

• Leistung

  • 92 dB SNR, –105 dB THD

  • ±1 LSB INL, ±0,8 LSB DNL

  • Geringer Stromverbrauch: 150 mW im Betriebsmodus, 30 mW im Standby-Modus

  • Analoger Eingang ESD bis zu 8 kV

  • ALLE produkte unterziehen sich strengen Zuverlässigkeitstests

03 Lösungsübersicht

In den letzten Jahren hat angesichts des globalen Hintergrunds der Kohlenstoffneutralität der Markt für neue Energiefahrzeuge ein explosionsartiges Wachstum erlebt, was zu einem kontinuierlichen Anstieg der Installation von Leistungsbatterien geführt hat. Die Batterieformung und Kapazitätsabstufung sind kritische Phasen im Batterieherstellungsprozess, weshalb Batteriehersteller höhere Anforderungen an Formierungs- und Abstufungstestgeräte (BFT) für leistungsstarke Batterien stellen:

1. Mehrkanal-Parallelbetrieb ist erforderlich, um eine höhere Stromkapazität zu erreichen.

2. Kostengünstiges Laden in Serie muss unterstützt werden (erfordert hohe common-mode Strom- und Spannungsmessung).

3. Die Batterieformung und -abstufung erfordern präzisere Spannungs- und Strommessung (typischerweise etwa 0,05 % Genauigkeit).

4. Geringe Kosten und hohe Zuverlässigkeit.

Flexiblere digitale Closed-Loop-Topologiearchitekturen eignen sich besser für die Anforderungen moderner BFT-Geräte. Sie ermöglichen eine einfachere Implementierung von mehrkanaligen, phasenverschobenen Parallelbetrieben, um eine höhere Stromtestfähigkeit zu erreichen. Solche Lösungen erfordern typischerweise einen hochpräzisen, mehrkanaligen synchronen SAR-ADC zur Abtastung von Batteriespannung und -strom. Die Abtastgenauigkeit des ADC über den gesamten Temperaturbereich wird damit zu einem entscheidenden Faktor für die Gesamtgenauigkeit des BFT-Systems. Eine repräsentative Schaltungstopologie ist in der Abbildung dargestellt.

04 Produktvorteile

Zusammenfassend erreicht der CM2248 ohne Oversampling ein SNR von bis zu 92 dB, wodurch BFT-Geräte präzisere Spannungs- und Stromregelung realisieren können. Sein geringes THD und hervorragendes INL-Verhalten tragen zu einem stabileren digitalen geschlossenen Regelkreis bei. Der CM2248 eignet sich hervorragend für hochpräzise Abtastung in Anwendungen zur Batterienerstformung und -klassifizierung, und seine Leistung ist direkt mit der von ADI’s AD7606 und TI’s ADS8588 vergleichbar.