ADI ADBT1002颠覆性的电池化成测试解决方案
BFT设备指的是电池化成、分容设备。BFT设备中的核心部分是负责电池充电、放电的双向DC-DC变换器以及外围电压、电流采样、监控电路。一台BFT设备一般配备几十至几百个双向DC-DC充放电通道。设备所配备的双向DC-DC变换器模块的性能和成本，决定了整台BFT设备的性能和成本。
传统BFT设备所使用的双向DC-DC变换器模块方案分为两类：
一类是基于分立器件的方案，另一类是基于DSP的数字方案。分立器件方案一般应用于中小功率场景，数字方案应用于大功率场景。
ADI 公司推出了最新一代数字化四通道双向DC-DC控制器，将应用于BFT行业的双向DC-DC方案进行了单芯片系统级的集成，集成了电压电流采样的模拟前端和辅助ADC，采用数字内核，可以实现多通道交错并联操作，通道间数字均流等操作。整个方案有专用的GUI软件直接对寄存器进行操作，进行参数配置，避免了复杂的DSP算法和程序开发，极大的简化了系统的软硬件开发。
传统方案分析
传统生产设备类型的BFT设备的设计目标
- 尽可能低的硬件成本
- 达标的电压电流控制精度
- 尽量高的转换效率
- 尽可能宽的设备通用性
传统硬件BFT方案大致结构
方案概述
整个方案可以分为双向DC-DC功率变换回路，Mos Driver, PWM控制器，误差放大器，电压、电流采样/缓冲放大器，多通道ADC,多通道DAC,MCU。
方案分析
优点：
此类型方案属于分立器件方案，器件选型、采购都比较灵活，可以针对不同的设备功率、精度要求选择对应器件，对应一定范围输出电压、电流、通道数的设备，有利于成本控制。
缺点：
- 器件太多，研发、调试、测试、系统校准需要花费很多工时
- 对于大功率、高电流应用场景，固有缺陷继续存在，成本优势消失
- 实现通道交错并联、通道之间均流功能需要额外的电路，并且比较复杂
传统数字内核BFT设备
简介
传统数字内核BFT设备使用DSP或者具备DSP功能的处理器做功率变换回路的主控制器，PID环路采用软件或者硬件模式，采用数字PWM控制开关管，外围电压、电流采样，缓冲放大器使用的运放和硬件方案没有太大区别。
优点：
- 数字方案的好处是控制比较灵活，可以实现比较复杂的功能，比如交错并联工作，多通道并联均流，电压前馈等等。数字方案调试也比较方便
- 传统数字方案一般应用于高电压、大电流的BTF设备，原因是硬件方案实现某些功能，变得极其复杂或者无法实现
缺点：
- 系统开发难度相当大。需要有高水平的电源类DSP工程师，薪资水平非常高，并且人也难招
- 开发周期长，一个平台性项目，从立项到完成，一般需要一年以上
- DSP的运算速度、精度和成本成正比，精度越高，速度越快，成本越高。假如使用低成本的DSP，运算速度上不去，那么系统开关频率和控制精度都要打折扣，系统工作频率低，功率器件成本会明显上升。假如选用高性能DSP，DSP本身的成本就已经很高，再加上高昂的开发成本，那么系统综合成本较高，一般只能应用于大功率设备
总结
虽然传统方案在各自的应用领域中，有自己的优点，但是传统方案不管是硬件方案还是软件方案，都具备相应的无法克服的固有缺点，并且这些缺点无法通过工程师的努力工作去避免。
那么，有没有既具备分立器件方案的成本优势，又具备数字方案的多功能灵活性的方案呢？
之前没有，现在它来了：
ADI-ADBT1002
4-Channel AFE, Digital Controller, and PWM for Batter Formation and Testing
为电池化成设备设计，包含四通道模拟前端，四通道数字PWM发生器，数字GPIO口，中断接口，8通道12位辅助ADC,其中四路ADC带有电流源输出功能，方便实现温度监控。
内部框图
优势和特点
- 精确测量电压和电流
- 4 个 PWM 控制通道，最高 14 位（有效）分辨率
- 可选的同步和非同步整流器操作
- 可编程死区时间补偿
- 可编程开关频率，范围为 62.5 kHz 至 500 kHz，分为 2 级功率
- 多相运行
- 芯片间数字均流
- 芯片间频率同步
- 数字控制回路
- 可编程 PID 滤波器
- 快速直流总线电压前馈
- 每个通道的综合频谱分析
- SPI 端口控制和状态接口
- 主机在可编程状态更改时中断
- 恒定电流和恒定电压工作模式
- 15 位设定点分辨率
- 输入和输出浪涌电流保护
- 外部 NTC 热敏电阻温度检测
- 内部裸片温度测量
- 用户校准输入电压和电流
- 工作温度范围为 0°C 至 85°C
产品详情
ADBT1002 是一款功能灵活、丰富的数字控制器，适用于大容量电池测试、化成制造和精密电池测试仪器仪表应用。ADBT1002 经过优化，以减少组件数量，并获得最大的灵活性和最短的设计时间。功能包括差分远程电压检测、电流检测、脉宽调制 (PWM) 生成、频率同步、过压保护 (OVP) 和均流。可编程保护功能包括过流保护 (OCP)、OVP 限制和外部过热保护 (OTP)。
参数可以通过串行外设接口 (SPI) 进行编程，从而提供对集成环路滤波器、PWM 信号时序和软启动时序的广泛编程。SPI 提供对许多监视和系统测试功能的访问。通过内置的校验和和可编程保护电路，提高了可靠性。
提供了全面的图形用户界面 (GUI)，用于简单的系统和通道配置以及安全功能的编程。ADBT1002 采用 100 引脚 LQFP_EP 封装。
应用:
- 电池化成和测试
- 具有回收功能的高效电池测试系统
- 电池调节（充电和放电）系统
内部框图
总结
ADI ADBT1002方案实现了高性能BFT方案的单芯片系统集成，并且单芯片支持四通道功率回路控制，集成了高精度电压、电流采样运放，采用数字内核，数字PID, 14位分辨率数字PWM，支持多通道（单芯片多通道和多芯片多通道）并联均流，多通道交错并联，8路辅助ADC，四路支持电流源输出，方便实现温度监控。这些特点和功能集成到一起，极大简化了BFT充放电通道设备的硬件设计，数字内核配置有专用的GUI软件可以直接设置寄存器，直接避免了复杂的DSP代码和算法开发，对于高功率应用，极大降低了高功率数字系统的门槛和开发难度。集成的高精度模拟前端，可以保证系统精度和温漂。
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