PDF《电路笔记》

1400、ADuM1401和集成 DC-DC转换器的隔离器ADuM5404共同提供所需的11通道 隔离,构成一种紧凑、高性价比的解决方案.ADuM5404 还可为较低AD7280A的VDRIVE输入提供5 V隔离输出,并为ADuM1400和ADuM1401隔离器提供VDD2电源电压. 电路描述 AD7280A是一款完整的数据采集系统,内置一个高压输入 多路复用器、一个低压输入多路复用器、一个12位、1 μs SAR ADC和用于通道时序控制的片内寄存器.HV MUX用 于测量串联锂离子电池单元,如图1所示.LV MUX提供单 端ADC输入,可结合外部热敏电阻测量个别电池单元的温 度;

如果不需要温度测量,则可利用辅助ADC输入转换任 何其它0 V至5 V输入信号.另外还提供2.5 V精密基准电压 源和片内电压调节器. AD8280是一款用于锂离子电池组的纯硬连线安全监控器, 配合AD7280A使用时,可提供具有可调阈值检测和共用或 单独报警输出的低成本、冗余、备用电池监控器.它具有 自测功能,因此适合混合动力电动汽车等高可靠性应用或 者不间断电源等高压工业应用.AD7280A和AD8280均从监 控的电池单元获得电源. ADuM5404集成一个DC-DC转换器,用于向ADuM1400和ADuM1401隔离器的高压端供电,以及向AD7280A SPI接口 提供VDRIVE电源.这些4通道、磁性隔离电路是安全、可靠、易用的光耦合器替代解决方案. 为了优化菊花链在高噪声条件下的通信性能(例如遇到电 池干扰时),菊花链信号被屏蔽在印刷电路板(PCB)的一个 内层上,上下都由VSS电源层提供屏蔽,该电源层连接到 菊花链中上一个器件的VSS引脚.图2所示为EVAL-CN0235- SDPZ PCB的顶层,包含AD7280A的上部屏蔽,图5所示 为底层,包含AD8280的上部屏蔽.图3所示为内层(第2 层),它包含屏蔽的菊花链信号,下方的屏蔽在图4所示的 第3层上实现.每个菊花链连接上都配有22 pF电容,根据 菊花链的数据流方向,这些电容端接于上一个器件的VSS 引脚或下一个器件的VDD引脚.PD、CS、SCLK、SDI和CNVST菊花链连接沿菊花链向上传递数据,因此这些引脚 上的22 pF电容端接于上一个器件的VSS引脚. CN-0235 电路笔记 Rev.

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6 10135-002 图2. EVAL-CN0235-SDPZ PCB的顶层包含AD7280A菊花链信号的上部屏蔽 10135-003 图3. EVAL-CN0235-SDPZ PCB的第2层包含屏蔽的AD7280A菊花链信号 CN-0235 电路笔记 Rev.

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6 10135-004 图4. EVAL-CN0235-SDPZ PCB的第3层包含屏蔽的AD8280菊花链信号 10135-005 图5. EVAL-CN0235-SDPZ PCB的底层包含AD8280菊花链信号的上部屏蔽 CN-0235 电路笔记 Rev.

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6 SDOlo和ALERTlo菊花链连接沿菊花链向下传递数据,因 此这些引脚上的22 pF电容端接于下一个器件的VDD引脚. 使用一条低阻抗走线将下一个器件的VDD与上一个器件的 VSS直接相连,使这两个电位在高噪声环境下尽可能接近. 隔离栅处的接地护栏用于围住PCB左侧构成的低压端.该 护栏由通过过孔系在一起的保护环组成,连接到板上所 有层的数字地.到达电路板边缘的电源层与接地层上的 噪声可能会辐射,但采用这种屏蔽结构时,噪声会被反 射回来. 当驱动电流源跨过接地层之间的间隙时,也可能产生输入 至输出的偶极子辐射.为将这种效应降至最小,隔离间隙 处使用一个连续的屏蔽体,从而将接地层扩展至PCB的所 有层上,以利用屏蔽重叠部分构成跨隔离栅耦合.各层上 的隔离间隙保持最小,测试板使用0.008英寸的间隙.有关 isoPower?器件(如本电路所用的ADuM5404)辐射控制的 更多建议,请参阅应用笔记AN-0971. 测试结果 衡量该电路性能的一个重要指标是最终输出电压测量结果 中的噪声量. 图6所示为VIN3?VIN2通道的10,000个测量样本的直方图. 该数据是利用连接到EVAL-SDP-CB1Z系统演示平台(SDP-B) 评估板的CN0235评估板获得的.设置详情参见本电路笔记 的 电路评估与测试 部分. 已将12个锂离子电池连接到输入螺纹接线端子.注意,只 有一小部分码字受噪声影响而落在主仓之外.图6和图7所 示为对应于大约0.5 LSB rms的3 LSB峰峰噪声. 有关本电路笔记的完整设计支持包,请参阅www.analog. com/CN0235-DesignSupport