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LTC8043FS8#PBF

发布时间:2019/11/7 9:34:00 访问次数:36发布企业:深圳市创宝来科技有限公司



在“2017慕尼黑上海电子展”上,Linear(凌力尔特)祭出强大阵容,有大量生动演示。公司应用技术工程师宁强先生为电子产品世界的编辑进行了详细介绍。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201703/346019.htm

宝马助阵,电动车的无线BMS最炫

Linear的BMS(电池管理系统)演示非常吸引眼球。这是宝马概念车,已经能够行驶。

当然,抛“砖”引玉,核心是要展示一块电路板,上面有Linear的合作伙伴——德国LIONSmart开发的无线BMS系统。下图中左上角电路板上有一处LIONSmart的Logo,Logo遮盖下的就是幕后英雄——Linear的电池组监视器芯片LTC6804/LTC6811,这些芯片助力LIONSmart实现高性能高电压电池监视器,可以监测电池的各种状态,诸如用电状态、导线端子连接等。

具体地,电路在启动/上电时,首先要依次检查接触器是否是好的,是否有故障点,如果全部没问题,就可以通过充电电阻给电容充电,然后吸合接触器并启动电机。

本系统中电池监控采用的是多节电池的电池组监视器LTC6804。目前最新的是LTC6811,与LTC6804引脚兼容、软件兼容,且具有额外的滤波器截止频率、增添了被动和主动电池平衡控制功能、新的ADC命令和可应对更多故障情况以实现更高的功能安全性等级。如果电池出现了故障,通过LTC6804/LTC6811监控,可进行实时检测及报警。

LTC6811能同时负责12节电池的电压测量,并可堆叠,因此电动汽车如果有96节电池,那么12x8=96,需要8块LTC6811就够了。

LTC6804/LTC6811可以与LTC6820配合实现高性价比的可靠数据通信。LTC6820是isoSPI隔离式通信接口,可把差分的isoSPI信号转成标准的SPI,给到MCU。

依靠Linear的这些芯片做后盾,这看起来不太难?是否谁都可以照猫画虎地做出一个LIONSmart的系统呢?其实软件也是重要组成部分。在这里,硬件的任务是保证整个系统的干扰因素降到最低、非常可靠,不会因干扰引起信息/代码的丢失,以真实地反映电池的状态。

无线BMS,关键的还有无线部分,其无线传输采用了Linear专为BMS优化的SmartMesh产品。

SmartMeshIP嵌入式无线传感器网络

实际上,SmartMesh不仅可用于汽车,还可用于工业物联网(IoT),以保证网络实现高可靠的传输数据,诸如温度、压力、湿度、流量、液位等传感器信息。特点是适合各种通用应用,可靠性高,功耗低。具体地,在可靠性方面,SmartMeshIP的各节点与管理器有统一频率的时钟,且由管理器进行集中管理,从而避免网络自身产生频率干扰,跳频功能及多节点路由的功能也保证了数据的可靠传输。为何功耗低?因为管理器的集中管理,使节点在规定的时间段内工作,分时传输。

SmartMeshIP非常适合恶劣环境下的信号采集、温湿度采集等,比如煤矿、工厂等电磁环境复杂的场合。符合无线IEEE802.15.4标准,有经过预验证的PCB模块,以及无线网格网络软件。

该方案已推出四五年了,经过现场验证,超过6万个网络部署在120多个国家。不过,在我国还是刚刚起步,国外的艾默生等企业在化工厂和/或污水处理厂有应用。

SmartMESHIP网络中的时间同步

SmartMESHIP的特点除了实现跳频/多路路由、低功耗外,且具有时间同步功能。

在数据传输过程中,由于是从网络来的,会产生不同的延迟。由于SmartMESHIP本身有时间戳的功能,可在网络的数据包中加有时间戳。这样同样采集湿度、温度等信号可实现时间同步。

延迟的集中处理方法分为两种:1.正常的操作;2.优先级的设定,优先级高,就会连续分配给它几块时间,使它可以很快地把数据传输上来。

坚固的隔离,用于标准接口

Linear的μModule隔离器也做了多年,目前系列很全,适合各种严苛的信号环境以及多种隔离接口,诸如RS485、SPI、MOS开关、USB、I2C、RS232、CAN等。

μModule的特点是隔离度高,可达到7500VRMS的隔离度,ESD防护能力强,有高达25kV的ESD坚固防护接口引脚,可承受大于30kV/μs的高共模瞬变,且有低EMI——低于CISPR22ClassB的限值。

展会上,有展示隔离效果的demo(展示),首先通过μModule一体化隔离式Anyside开关控制器LTM9100。在其电路周边会产生很强的噪声,例如一直有开关在切换的动作,表示电压时有时无,会产生很大的噪声。并在原副边加了240V的电压(注:可见电路板上面部分中,一些小灯泡在闪烁小火苗)。此时,数据经过LTM2889(CAN隔离器)、LTM2881(RS485隔离器)、LTM2887(RS232隔离器)、LTM2887(I2C隔离器)等,最终进达LCD显示。可见显示屏依然顺利地实现了操作。这说明数据可以在强噪声环境里依然可以可靠地传输,误码率极低,没有丢包或误码现象。

“这类产品一般用在对质量要求比较高的应用中,尤其是电磁环境比较恶劣的工业现场等场合下。”宁强提及到。

据悉,μModule最高可实现7500VRMS的隔离度。那么,哪些场合需要如此高的电压?例如医疗的某些应用中,可能会要求高达5000V的信号隔离耐压,过去客户需要设计复杂的电路,现在用μModule就可搞定。

100V多拓扑控制器

新推出的LTC3871,是48V/12V升降压产品。12V/48V升压的应用场景是什么?相当一部分应用是在弱混动汽车上,当配有48V电池时,如果48V电池需要充电,可以通过车上的12V电池升压来充电。如果12V电池电量低,则通过48V电池降压给12V电池充电。它们共享一套电路。可以用于汽车的start-stop启停装置。

据悉,很多客户对LTC3871感兴趣。这里的48V主要不是针对纯电动汽车,而是弱混动汽车。应用场景是:对于传统汽车,启停是最容易实现的,只需一些很小的改动,使刹车后熄火,就可以实现节油的目的。

LTC3871可以堆叠较多,可实现12相并联,一相是20A,20Ax12就是240A,若一相是25A,25Ax12=300,就是300A。

下图演示中,是采用LT8705(注:是80VVIN和VOUT同步四开关、降压-升压型DC/DC控制器)来实现功率的双向流动。一边是输电设备,12V有电时会通过LT8705给48V电容充电,充满之后会通过LT8705反方向放电,这里增加了LTC4359,以防止LT8705放电时产生的12V回流到电源输入端。

上图左侧的LTC4359是控制单个MOS管以实现理想二极管控制,导通时为毫欧级的电阻。而普通二极管,若12V充电,会有0.6V电压差,因此损耗较大。LTC4359很适合汽车应用,因汽车是大电流,可降低损耗。

神奇的静态开关演示

下图演示的是12V供电电路,每个有静态开关电源。普通产品(见右下“DUT3”),上电后,会产生约-40dB的EMI(电磁干扰)噪声。如果把竞争对手的输入开关断开,切换到Linear的产品(“DUT2”),可见左侧示波器上的基准度非常平(示波器下图)。但美中不足的是,开关频率处有个尖峰,这时加个很小的LC滤波电路即可将其滤除。可见Linear产品的底噪很小。

为何“DUT2”比“DUT3”的电路板看起来大?实际上“DUT2”的电路板可以做得更小,此处采用的是标准演示板,外围增设有接线及测量端子。此演示的目的:在同样功率情况下,看谁的噪声值更低。

“DUT2”上的明星产品是LT8614,具有2.5μA静态电流的42V、4A同步稳压器SilentSwicher(安静开关稳压器)。现在Linear又推出了新的LT8640,电流更大。

为何SilentSwicher的底噪很低?原因之一是结构特殊,例如引脚是左右对称的,中间也有引脚,这样左边有电流会产生磁场,右边也同时有电流产生磁场,这样左右磁场近似闭合,意味着对外辐射最小。

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