通过高精度AFE优化电池测量和电池组监测
max14921为高性能、电池测量模拟前端（afe），适用于需要出色精度和可靠读数的系统。作为构建模块，max14921的性能在很大程度上取决于支撑和包围它的元件。本应用笔记重点介绍推荐的maxim电池测量解决方案，以实现最佳性能和精确到±650μv （典型值）的可靠系统读数。
介绍
max14921为高性能电池测量模拟前端（afe），用于监测高精度系统中多达16个电池单元电压的电池组电压。max14921具有出色的精度和独特的采样保持架构，特别适合监测放电曲线几乎平坦的磷酸锂电池等电池化学成分。
作为构建模块，max14921的整体性能受其周围ic网络的影响。本应用笔记重点介绍了maxim推荐的电池测量系统解决方案的出色性能（误差通常小于650μv）。它为从max14921系统获得最佳结果提供了一些指导。
解决方案
系统测量的准确性和可靠性取决于在该系统中协同工作的ic的质量。max14921需要功能强大的微控制器、具有相当高分辨率的模数转换器（adc）以及可靠、精确的电压基准，以实现峰值性能。图1所示为使用max14921实现最高性能和高精度测量的maxim方案。
图1.优化max14921 afe性能的maxim解决方案框图
从设计角度来看，微控制器应尽可能少地考虑整个系统的误差。虽然许多微控制器具有内部adc和基准电压源，但它们通常不具备可靠的亚毫伏测量所需的精度或分辨率，因此应避免使用。选择微控制器时的重要考虑因素是spi接口的时序和分辨率。
外部adc和基准电压源的质量可以决定系统的精度。max14921能够在电池电压的500μv范围内测量精度;台架测量显示，大多数电池电压的平均测量误差远低于300μv，单独使用ic即可（参见max14921数据资料中的典型工作特性）。adc的分辨率和基准精度应足够高，以允许lsb小于100μv。 maxim推荐使用max11163 16位adc和max6126基准，因为它们在整个温度范围内具有高精度和稳定性。
整体电路板设计和良好的布局技术是获得最佳结果的必要条件。然而，这些主题超出了本应用笔记的范围。有关布局和电路板设计的详细信息，请参考max14921evkit数据资料和应用笔记5495“max14921高精度12节/16节电池测量afe的pcb布局指南”。
那么，它有多好呢？
使用max14921、max6126和max11163的数据资料值进行快速计算，得到完整maxim方案的最差情况误差约为0.099%。然而，通常情况下，实际测量误差远低于数据手册中显示的保证最大误差。图2所示为max14921evkit电池在实验室中不同电池电压下随温度变化的实际测量结果。测量显示，在整个温度范围内的最大误差仅为0.009%;最大电池电压测量误差为0.017%。
图2.max14921系统在整个温度范围内的测量误差
max14921与功能强大的微控制器、具有相当高分辨率的adc和可靠的基准配合使用时，可提供高精度，以实现峰值性能。maxim推荐的电池测量系统方案包括max14921、max11163和max6126。该系统在-40°c至+85°c扩展温度范围内具有极低的测量误差和稳定的性能。
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介绍
max14921为高性能电池测量模拟前端（afe），用于监测高精度系统中多达16个电池单元电压的电池组电压。max14921具有出色的精度和独特的采样保持架构，特别适合监测放电曲线几乎平坦的磷酸锂电池等电池化学成分。
作为构建模块，max14921的整体性能受其周围ic网络的影响。本应用笔记重点介绍了maxim推荐的电池测量系统解决方案的出色性能（误差通常小于650μv）。它为从max14921系统获得最佳结果提供了一些指导。
解决方案
系统测量的准确性和可靠性取决于在该系统中协同工作的ic的质量。max14921需要功能强大的微控制器、具有相当高分辨率的模数转换器（adc）以及可靠、精确的电压基准，以实现峰值性能。图1所示为使用max14921实现最高性能和高精度测量的maxim方案。
图1.优化max14921 afe性能的maxim解决方案框图
从设计角度来看，微控制器应尽可能少地考虑整个系统的误差。虽然许多微控制器具有内部adc和基准电压源，但它们通常不具备可靠的亚毫伏测量所需的精度或分辨率，因此应避免使用。选择微控制器时的重要考虑因素是spi接口的时序和分辨率。
外部adc和基准电压源的质量可以决定系统的精度。max14921能够在电池电压的500μv范围内测量精度;台架测量显示，大多数电池电压的平均测量误差远低于300μv，单独使用ic即可（参见max14921数据资料中的典型工作特性）。adc的分辨率和基准精度应足够高，以允许lsb小于100μv。 maxim推荐使用max11163 16位adc和max6126基准，因为它们在整个温度范围内具有高精度和稳定性。
整体电路板设计和良好的布局技术是获得最佳结果的必要条件。然而，这些主题超出了本应用笔记的范围。有关布局和电路板设计的详细信息，请参考max14921evkit数据资料和应用笔记5495“max14921高精度12节/16节电池测量afe的pcb布局指南”。
那么，它有多好呢？
使用max14921、max6126和max11163的数据资料值进行快速计算，得到完整maxim方案的最差情况误差约为0.099%。然而，通常情况下，实际测量误差远低于数据手册中显示的保证最大误差。图2所示为max14921evkit电池在实验室中不同电池电压下随温度变化的实际测量结果。测量显示，在整个温度范围内的最大误差仅为0.009%;最大电池电压测量误差为0.017%。
图2.max14921系统在整个温度范围内的测量误差
max14921与功能强大的微控制器、具有相当高分辨率的adc和可靠的基准配合使用时，可提供高精度，以实现峰值性能。maxim推荐的电池测量系统方案包括max14921、max11163和max6126。该系统在-40°c至+85°c扩展温度范围内具有极低的测量误差和稳定的性能。
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