JAJSPC7B December   2022  – January 2025 ADS131B23

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特長
  3. 2 アプリケーション
  4. 3 概要
  5. 4 ピン構成および機能
  6. 5 仕様
    1. 5.1 絶対最大定格
    2. 5.2 ESD 定格
    3. 5.3 推奨動作条件
    4. 5.4 熱に関する情報
    5. 5.5 電気的特性
    6. 5.6 タイミング要件
    7. 5.7 スイッチング特性
    8. 5.8 タイミング図
    9. 5.9 代表的特性
  7. 6 パラメータ測定情報
    1. 6.1 オフセット ドリフトの測定
    2. 6.2 ゲイン ドリフトの測定
    3. 6.3 ノイズ性能
  8. 7 詳細説明
    1. 7.1 概要
    2. 7.2 機能ブロック図
    3. 7.3 機能説明
      1. 7.3.1 命名規則
      2. 7.3.2 高精度電圧リファレンス (REFA、REFB)
      3. 7.3.3 クロック (MCLK、OSCM、OSCD)
      4. 7.3.4 ADC1y
        1. 7.3.4.1 ADC1y 入力マルチプレクサ
        2. 7.3.4.2 ADC1y プログラマブル ゲイン アンプ
        3. 7.3.4.3 ADC1y ΔΣ 変調器
        4. 7.3.4.4 ADC1y、デジタル フィルタ
        5. 7.3.4.5 ADC1y オフセットおよびゲインの較正
        6. 7.3.4.6 ADC1y 変換データ
      5. 7.3.5 ADC2y
        1. 7.3.5.1 ADC2y 入力マルチプレクサ
        2. 7.3.5.2 ADC2y プログラマブル ゲイン アンプ (PGA)
        3. 7.3.5.3 ADC2y ΔΣ 変調器
        4. 7.3.5.4 ADC2y Digital Filter
        5. 7.3.5.5 ADC2y オフセットおよびゲインの較正
        6. 7.3.5.6 ADC2y シーケンサ
        7. 7.3.5.7 VCMy バッファ
        8. 7.3.5.8 ADC2y 測定構成
        9. 7.3.5.9 ADC2y 変換データ
      6. 7.3.6 汎用デジタル入出力 (GPIO0 ～ GPIO4)
        1. 7.3.6.1 GPIOx PWM 出力の構成
        2. 7.3.6.2 GPIOx PWM 入力読み戻し
      7. 7.3.7 汎用デジタル入出力 (GPIO0A、GPIO1A、GPIO0B、GPIO1B）
      8. 7.3.8 監視と診断
        1. 7.3.8.1  電源モニタ
        2. 7.3.8.2  クロック モニタ
        3. 7.3.8.3  デジタル モニタ
          1. 7.3.8.3.1 レジスタ マップの CRC
          2. 7.3.8.3.2 メモリ マップの CRC
          3. 7.3.8.3.3 GPIO 読み戻し
        4. 7.3.8.4  通信モニタ
        5. 7.3.8.5  故障フラグと故障マスキング
        6. 7.3.8.6  FAULT ピン
        7. 7.3.8.7  診断および診断手順
        8. 7.3.8.8  インディケータ
        9. 7.3.8.9  変換およびシーケンス・カウンタ
        10. 7.3.8.10 電源電圧のリードバック
        11. 7.3.8.11 温度 (TSA）
        12. 7.3.8.12 テスト DAC (TDACA、TDACB)
        13. 7.3.8.13 断線検出
        14. 7.3.8.14 ホスト検出および MHD ピンの消失
        15. 7.3.8.15 過電流コンパレータ (OCCA、OCCB)
          1. 7.3.8.15.1 OCCA および OCCB ピン
          2. 7.3.8.15.2 過電流インジケーションの応答時間
    4. 7.4 デバイスの機能モード
      1. 7.4.1 パワーアップとリセット
        1. 7.4.1.1 パワーオン リセット (POR)
        2. 7.4.1.2 RESETn ピン
        3. 7.4.1.3 RESET コマンド
      2. 7.4.2 動作モード
        1. 7.4.2.1 アクティブ モード
        2. 7.4.2.2 スタンバイ モード
        3. 7.4.2.3 パワーダウン モード
      3. 7.4.3 ADC 変換モード
        1. 7.4.3.1 ADC1y 変換モード
          1. 7.4.3.1.1 連続変換モード
          2. 7.4.3.1.2 シングルショット 変換 モード
          3. 7.4.3.1.3 グローバル チョップ モード
            1. 7.4.3.1.3.1 グローバル チョップ モードでの過電流表示の応答時間
        2. 7.4.3.2 ADC2y シーケンサの動作とシーケンス モード
          1. 7.4.3.2.1 連続シーケンス モード
          2. 7.4.3.2.2 シングルショット シーケンス モード
          3. 7.4.3.2.3 ADC1y 変換開始に基づく同期シングルショット シーケンス モード
    5. 7.5 プログラミング
      1. 7.5.1 シリアル インターフェイス
        1. 7.5.1.1 シリアル インターフェイス信号
          1. 7.5.1.1.1 チップの選択 (CSn)
          2. 7.5.1.1.2 シリアル データ クロック (SCLK)
          3. 7.5.1.1.3 シリアル データ入力 (SDI)
          4. 7.5.1.1.4 シリアル データ出力 (SDO)
          5. 7.5.1.1.5 データ レディ (DRDYn)
        2. 7.5.1.2 シリアル インターフェイス通信構造
          1. 7.5.1.2.1 SPI 通信フレーム
          2. 7.5.1.2.2 SPI 通信ワード
          3. 7.5.1.2.3 ステータス ワード
          4. 7.5.1.2.4 通信巡回冗長検査 (CRC)
          5. 7.5.1.2.5 コマンド
            1. 7.5.1.2.5.1 NULL (0000 0000 0000 0000b)
            2. 7.5.1.2.5.2 リセット (0000 0000 0001 0001b)
            3. 7.5.1.2.5.3 LOCK (0000 0101 0101 0101b)
            4. 7.5.1.2.5.4 ロック解除 (0000 0110 0101 0101b)
            5. 7.5.1.2.5.5 WREG (011a aaaa aa 0 0nnnb)
            6. 7.5.1.2.5.6 RREG (101a aaaa aaan nnnnb）
          6. 7.5.1.2.6 SCLK カウンタ
          7. 7.5.1.2.7 SPI タイムアウト
          8. 7.5.1.2.8 ADC1A、ADC1B、ADC2A の変換データを読み込む
          9. 7.5.1.2.9 DRDYn ピンの動作
  9. 8 レジスタ マップ
    1. 8.1 レジスタ
  10. 9 アプリケーションと実装
    1. 9.1 アプリケーション情報
      1. 9.1.1 未使用入出力
      2. 9.1.2 最小インターフェイス接続
    2. 9.2 代表的なアプリケーション
      1. 9.2.1 設計要件
      2. 9.2.2 詳細な設計手順
        1. 9.2.2.1 電流シャント測定
        2. 9.2.2.2 バッテリ パック電圧測定
        3. 9.2.2.3 シャント温度測定
      3. 9.2.3 アプリケーション曲線
    3. 9.3 電源に関する推奨事項
      1. 9.3.1 電源オプション
        1. 9.3.1.1 単一の非レギュレートされた外部 4V ～ 16V 電源 (3.3V デジタル I/O レベル)
        2. 9.3.1.2 単一のレギュレートされた外部 3.3V 電源 (3.3V デジタル IO レベル)
        3. 9.3.1.3 単一のレギュレートされた外部 5V 電源 (5V デジタル I/O レベル)
      2. 9.3.2 電源シーケンス
      3. 9.3.3 電源のデカップリング
    4. 9.4 レイアウト
      1. 9.4.1 レイアウトのガイドライン
      2. 9.4.2 レイアウト例
  11. 10デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 10.1 ドキュメントのサポート
      1. 10.1.1 関連資料
    2. 10.2 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    3. 10.3 サポート・リソース
    4. 10.4 商標
    5. 10.5 静電気放電に関する注意事項
    6. 10.6 用語集
  12. 11改訂履歴
  13. 12メカニカル、パッケージ、および注文情報

7.1 概要

ADS131B23 は、の産業レベル バッテリ管理システム (BMS) 用統合型高電圧バッテリ パック モニタです。2 つの同時サンプリング、高精度、24 ビット ADC チャネル (ADC1A、ADC1B) を内蔵しており、外付けのシャント抵抗を使用して高い分解能と精度でバッテリ電流を冗長測定できます。2 つの独立したデジタル過電流検出コンパレータ (OCCA、OCCB) は、2 つの ADC と並列に動作し、高速な過電流検出を実現します。

さらにの多重化 16 ビット ADC (ADC2A) が利用可能であり、サーミスタやアナログ出力温度センサなどの外部温度センサを使用してシャント温度を測定することや、システム内の他の電圧を測定することができます。ADC2A には、設定されたマルチプレクサ入力を自動的に順番に処理し、測定のために選択し、ADC 変換を開始するチャネル シーケンサが搭載されています。

デバイスは A セクションと B セクションの 2 つに分かれています。A セクションの回路は B セクションの回路とは独立しています。しかし、両セクションは同じ電源で動作し、それぞれのクロックを同じメインクロックソースから取得し、同じデジタル制御およびシリアルインターフェースを共有します。

各種 ADC チャネルのほかに、各セクションの内容は次のとおりです：

  • 各セクションの ADC を供給する、高精度、低ドリフトの 1.25V 電圧リファレンス (REFA、REFB)
  • 負のチャージ ポンプ (NCPA、NCPB) により、各 ADC の前のゲイン ステージに負の電源電圧を供給し、グランドより低い信号を測定できる
  • テスト DAC (テスト DAC A、テスト DAC B) は高精度のテスト電圧を生成し、測定用にルーティングして、他のセクションの ADC に接続できます
  • AVDD に基づくロジックレベルを搭載する 2 つの GPIO (GPIO0A、GPIO1A および GPIO0B、GPIO1B)

多くの BMS アプリケーションでは、パックモニタに非安定化絶縁 DC/DC コンバータから電力が供給されます。このため、ADS131B23 には 4V ～ 16V の電圧を受け入れ、レギュレートされた 3.3V アナログおよびデジタル電源レールを内部回路に供給するリニアレギュレータ (AVDD および IOVDD LDO) が内蔵されています。また、2 つの低ドロップアウト レギュレータ (LDO) は、外部回路に限られた量の電流を供給することもできます。一般的な使用事例は、デジタル アイソレータの 1 次側に電力を供給することです。このアイソレータは、IOVDD LDO 出力を使用して SPI 通信をホスト マイコンに絶縁します。ADS131B26Q1EVM-PDK 評価基板 (EVM) ユーザー ガイドを参照してください。

ADS131B23 のメインクロックは、内部 8.192MHz 発振器から、または CLK ピンに供給される外部クロックによって供給されます。

本デバイスは、ランダムなハードウェア障害を軽減および検出できる多数の監視/診断機能を内蔵しているため、機能安全 BMS の開発が容易になります。例えば：

  • 供給電圧低下、過電圧、過熱、および発振モニター
  • ADC2A を経由する電源電圧のリードバック機能
  • ADC ごとに一連の開路検出電流ソースとシンク
  • クロック モニタ
  • SPI に搭載された巡回冗長性検査 (CRC)、タイムアウト監視、SCLK カウンターにより、通信のデータ整合性を向上します。
  • レジスタ とメモリ マップの CRC
  • ADC 変換およびシーケンス カウンター

このデバイスには 5 つの GPIO (GPIO0 ～ GPIO4) があり、IOVDD に基づくロジックレベルと、オプションのパルス幅変調 (PWM) 入力および出力機能があります。GPIO2 はフォルト出力としても構成でき、GPIO3 と GPIO4 は過電流コンパレータ出力としても構成できます。