Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2006 №11

Новые микроконверторы фирмы Analog Devices: контроль автомобильного аккумулятора

Власенко Алексей


Фирма Analog Devices недавно вышла на рынок с новым семейством высокоинтегрированных микроконверторов. Они предназначены для контроля работы автомобильного аккумулятора, предотвращают его работу в критических режимах и способствуют увеличению периода эксплуатации.

Аналоговые микроконтроллеры фирмы Analog Devices семейства ADuC70xx, созданные на базе ядра ARM7TDMI, уже знакомы российским инженерам и пользуются заслуженной популярностью [1]. Семейство микроконтроллеров ADuC703x — это новые представители микроконтроллеров на базе ядра ARM7TDMI, предназначенные специально для автомобильных систем контроля аккумулятора.

В наши дни автомобиль становится все более насыщенным электроникой. В то же время около 60% случаев сбоев и выхода из строя автомобильной электроники связано с неисправностями или разрядом аккумуляторов (по данным германского автомобильного клуба ADAC). Поэтому имеется насущная необходимость в наличии системы постоянного мониторинга емкости и заряда аккумулятора и «интеллектуальной» системы управления питанием в автомобильной электросистеме.

Микроконверторы семейства ADuC703x осуществляют прецизионное измерение напряжения аккумулятора, тока и температуры. Эти исходные параметры могут применяться для определения внутреннего сопротивления источника питания и вычисления качественных показателей заряда (SOC, state-of-charge) и состояния (SOH, state-ofhealth) аккумулятора. Показатели SOC и SOH используются для оптимизации профилей заряда и разряда [2]. При этом повышается эффективность использования аккумуляторов и их надежность, а также увеличивается срок их службы. Особенно повышается надежность выполнения критичных функций аккумулятора, таких как запуск стартера.

Микроконтроллеры семейства ADuC703x способны в данной области применения вытеснить более дорогие и менее точные схемы на дискретных элементах. Микроконвертор ADuC703x упрощает конструкцию устройства и эффективно заменяет процессор, приемопередатчик LIN, стабилизатор с малым падением напряжения (LDO) и аналого-цифровой преобразователь. В результате появляется возможность разместить схему контроля непосредственно на аккумуляторе, что упрощает конструкцию системы мониторинга и экономит пространство.

Процессоры семейства ADuC703x обеспечивают точное и непрерывное измерение состояния батареи, в том числе при выключенном двигателе. При этом энергопотребление составляет 300 мкА в режиме пониженного энергопотребления и менее 10 мА — в обычном режиме при работе ядра на частоте 10 МГц.

16-разрядные АЦП (рисунок) контролируют напряжение батареи (при этом подключение осуществляется напрямую, без внешнего делителя) в диапазоне 3,5–18 В и измеряют ток в пределах 1 мА — 1500 А. Параметры SOC и SOH вычисляются с помощью специальных алгоритмов и сохраняются во Flash-памяти на кристалле. Эта информация может передаваться через интерфейс LIN на электронный блок управления (ECU) для оптимизации работы электрооборудования.

Рисунок. Блок-схема микроконверторов семейства ADuC703x

Объем Flash-памяти — до 96 кбайт.

В семейство входят процессоры с двумя АЦП (ADuC7030/ADuC7033) и процессор с тремя АЦП (ADuC7032), который обеспечивает одновременное измерение напряжения, тока и температуры. Частота обновления данных на выходе всех АЦП программируется в пределах от единиц герц до 8 кГц. Прецизионный источник опорного напряжения — с температурным коэффициентом до 5 ppm/°C (5T10–6/°C). АЦП, предназначенный для измерения тока, имеет дифференциальный буферированный вход, может независимо контролировать ток батареи в режиме пониженного энергопотребления. При низкой частоте обновления данных и больших значениях коэффициента усиления PGA аналого-цифровой преобразователь обеспечивает уровень шума, приведенного к входу, около 60 нВ. Вообще же усилитель с программируемым усилением PGA обеспечивает значения коэффициента усиления от 1 до 512. Встроенный буфер FIFO в процессоре ADuC7032 может сохранять ряд отсчетов напряжения и тока в то время, когда ядро процессора занято.

Ядро ARM7TDMI может работать на частоте до 20 МГц, значение частоты ядра устанавливается программно. Все внутренние частоты получаются с помощью систем ФАПЧ, исходная же частота генерируется с помощью внешнего часового кварца с частотой 32 768 Гц.

Процессоры ADuC703x могут программироваться внутрисхемно с помощью интерфейса JTAG или LIN.

Как уже говорилось, однокристальный микроконвертор ADuC703x способен работать при питании непосредственно от 12-вольтовой бортовой сети автомобиля. Спецификации на эти микроконтроллеры приведены для напряжения питания в диапазоне 3,5–18 В, но напряжение питания может составлять до 33 В.

Рабочая температура данных приборов составляет от –40 до +125 °C, хотя характеристики в техническом описании гарантированы при температуре до 115 °C (таблица).

Таблица. Технические характеристики микроконверторов семейства ADuC703x
*Цены, приведенные в таблице, действительны только на территории США. Они даны в качестве ориентировочных. По поводу цен и поставок обращайтесь, пожалуйста, к официальным дистрибьюторам [3].

Литература

  1. Власенко А. Микроконверторы серии ADuC702x на базе ядра ARM7TDMI. Электроника НТБ. 2004 №№ 7–8.
  2. http://ecmweb.com/mag/electric_conductance_key_extended
  3. http://www.analog.com.ru/distr.htm

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке