MAX14921為高性能、電池測量模擬前端（AFE），適用于需要出色精度和可靠讀數的系統。作為構建模塊，MAX14921的性能在很大程度上取決于支撐和包圍它的元件。本應用筆記重點介紹推薦的Maxim電池測量解決方案，以實現最佳性能和精確到±650μV （典型值）的可靠系統讀數。

介紹

MAX14921為高性能電池測量模擬前端（AFE），用于監測高精度系統中多達16個電池單元電壓的電池組電壓。MAX14921具有出色的精度和獨特的采樣保持架構，特別適合監測放電曲線幾乎平坦的磷酸鋰電池等電池化學成分。

作為構建模塊，MAX14921的整體性能受其周圍IC網絡的影響。本應用筆記重點介紹了Maxim推薦的電池測量系統解決方案的出色性能（誤差通常小于650μV）。它為從MAX14921系統獲得最佳結果提供了一些指導。

解決方案

系統測量的準確性和可靠性取決于在該系統中協同工作的IC的質量。MAX14921需要功能強大的微控制器、具有相當高分辨率的模數轉換器（ADC）以及可靠、精確的電壓基準，以實現峰值性能。圖1所示為使用MAX14921實現最高性能和高精度測量的Maxim方案。

圖1.優化MAX14921 AFE性能的Maxim解決方案框圖

從設計角度來看，微控制器應盡可能少地考慮整個系統的誤差。雖然許多微控制器具有內部ADC和基準電壓源，但它們通常不具備可靠的亞毫伏測量所需的精度或分辨率，因此應避免使用。選擇微控制器時的重要考慮因素是SPI接口的時序和分辨率。

外部ADC和基準電壓源的質量可以決定系統的精度。MAX14921能夠在電池電壓的500μV范圍內測量精度;臺架測量顯示，大多數電池電壓的平均測量誤差遠低于300μV，單獨使用IC即可（參見MAX14921數據資料中的典型工作特性）。ADC的分辨率和基準精度應足夠高，以允許LSB小于100μV。 Maxim推薦使用MAX11163 16位ADC和MAX6126基準，因為它們在整個溫度范圍內具有高精度和穩定性。

整體電路板設計和良好的布局技術是獲得最佳結果的必要條件。然而，這些主題超出了本應用筆記的范圍。有關布局和電路板設計的詳細信息，請參考MAX14921EVKIT數據資料和應用筆記5495“MAX14921高精度12節/16節電池測量AFE的PCB布局指南”。

那么，它有多好呢？

使用MAX14921、MAX6126和MAX11163的數據資料值進行快速計算，得到完整Maxim方案的最差情況誤差約為0.099%。然而，通常情況下，實際測量誤差遠低于數據手冊中顯示的保證最大誤差。圖2所示為MAX14921EVKIT電池在實驗室中不同電池電壓下隨溫度變化的實際測量結果。測量顯示，在整個溫度范圍內的最大誤差僅為0.009%;最大電池電壓測量誤差為0.017%。

圖2.MAX14921系統在整個溫度范圍內的測量誤差

MAX14921與功能強大的微控制器、具有相當高分辨率的ADC和可靠的基準配合使用時，可提供高精度，以實現峰值性能。Maxim推薦的電池測量系統方案包括MAX14921、MAX11163和MAX6126。該系統在-40°C至+85°C擴展溫度范圍內具有極低的測量誤差和穩定的性能。

審核編輯：郭婷