Atmel ATA6870-DK10評估套件硬件用戶指南

在電池管理系統(tǒng)的設計與開發(fā)中，選擇合適的評估套件至關重要。Atmel ATA6870-DK10評估套件為工程師提供了一個便捷的平臺，用于評估Atmel ATA6870和Atmel ATmega32HVB在電池應用中的性能。本文將詳細介紹該評估套件的特點、使用方法以及相關軟件功能。

文件下載：ATA6870-DK10.pdf

一、評估套件特點

1. 電池監(jiān)測功能

• 能夠監(jiān)測12個電池單元，涵蓋過壓、欠壓、過熱、過流以及開路檢測等功能。
• 具備12位的電池單元電壓測量和12位的溫度測量能力，為電池狀態(tài)的精確監(jiān)測提供了保障。

  2. 控制與平衡功能

• 可控制充電和放電場效應晶體管（FETs），實現(xiàn)對電池充放電過程的有效管理。
• 支持電荷平衡功能，有助于延長電池的使用壽命。

  3. 狀態(tài)指示與SOC確定

• 通過狀態(tài)LED燈，方便工程師進行評估和調(diào)試。
• 具備庫侖計數(shù)功能，可用于確定電池的荷電狀態(tài)（SOC）。

二、系統(tǒng)啟動步驟

1. 硬件安裝

• 將負載/充電器連接到J1的pack+和pack-之間，為了演示目的，也可以使用電阻來模擬負載。
• 將電池單元堆棧連接到演示板的螺絲連接器上。Led 1用于指示演示板的啟用狀態(tài)，由微控制器軟件控制。
• 如果使用分壓器模擬電池單元，需要提供足夠的電壓，具體電壓范圍可參考“為板卡供電”部分。

  2. 電池單元數(shù)量

  該評估板可以使用較少數(shù)量的電池單元運行，但每個IC的最小電壓為6.9V，且Cell 1和Cell 6（MBAT）必須連接。缺失的電池單元應連接到模塊的上電池電位。若每個IC使用少于6個電池單元，需要調(diào)整config.h文件中的CELLSIC#參數(shù)。

三、演示板介紹

1. 板載特性

• 包含2個Atmel ATA6870 QFN 7mm × 7mm芯片和Atmel ATMega32HVB微控制器。
• 配備12個外部N溝道MOSFET，用于電池單元的平衡。
• 提供多種連接器，包括用于編程/調(diào)試Atmel ATMega32HVB的ISP連接器，以及用于連接最多12個電池單元的螺絲連接器。

  2. 連接器概述

  J7	Function	J8	Function
  1	CELL-	1	VDDHVM
  2	PACK-	2
  3		3	VCC
  4	VFET	4	GND
  5		5	IRQ
  6	GND	6	CLK
  7	OD	7	MISO
  8	OC	8	MOSI
  9	RESET	9	SCK
  10	GND	10	CS_N
  J1	充電器/待供電設備連接器
  J2	ISP連接器
  J3	上部電池堆棧（電池7 - 12）
  J4	下部電池堆棧（電池1 - 6）
  J9	用于啟用/禁用Atmel ATA6870的MISO線的跳線

需要注意的是，在對Atmel ATmega32HVB進行編程或進入調(diào)試模式時，絕不能設置J9。只有當AVR Studio提示在調(diào)試模式下連接額外的SPI線時，或者在設備正確編程后，才能安裝J9。

四、軟件功能

1. 電池監(jiān)測

• 提供的代碼易于調(diào)整，可用于驗證Atmel ATA6870的功能，并啟動電池管理系統(tǒng)（BMS）的應用開發(fā)工作。
• 連接好板卡后，微控制器會自動開始對電壓、溫度和電流進行循環(huán)測量，LED 1用于指示這些循環(huán)測量。若LED 1持續(xù)點亮，則表示存在開路情況。

  2. 狀態(tài)指示

• LED 2表示由于某些原因（如過壓、欠壓、過流、過熱或低溫）導致MOSFETS被禁用。
• LED 3表示Atmel ATA6870是否開啟。

  3. 代碼配置

• config.h文件中包含了一些可配置的參數(shù)，如選擇使用的電池單元、參考電阻值、溫度閾值等。只有User Setting段落中的值可以更改。

  4. 開路檢測

  通過兩次測量電池單元電壓來檢查開路情況。第一次進行正常測量并存儲值，第二次在所有電池單元的放電功能激活時測量電壓。如果同一電池單元的兩次測量值相差超過100mV，則很可能有一個或多個電池單元連接不當。

  5. 電壓測量

  標準軟件循環(huán)會測量每個電池單元的電壓ADC值和偏移ADC值，并在每個周期檢查過壓和欠壓情況。

  6. 溫度測量

  默認軟件僅測量芯片1的通道1的溫度。溫度傳感器基于電阻分壓器，使用標準電阻和NTC電阻。軟件使用查找表來確定溫度，若使用不同的NTC電阻，需要編輯LookupADC.txt文件。

  7. 荷電狀態(tài)（SOC）測量

  通過結合Atmel ATmega32HVB和Atmel ATA6870的功能，可以實現(xiàn)高精度的SOC測量。庫侖計數(shù)功能可精確測量電荷狀態(tài)的變化，同時可以結合電池電壓、溫度和電池制造商提供的數(shù)據(jù)來確定SOC。

  8. 過流保護

  通過測量分流器上的電壓降來計算電流，可通過CADRDC/CADRCC寄存器設置電流限制。默認軟件會持續(xù)測量電流，若超過設定的閾值則會產(chǎn)生中斷。

五、Atmel ATmega32HVB的特點

1. 庫侖計數(shù)器

庫侖計數(shù)器ADC使用與CPU不同的時鐘，在使用時需要注意寫入多個寄存器的順序和延遲。

2. 充電/放電FETs

兩個FETs由N溝道FET驅(qū)動器控制，通過FCSR - FET控制和狀態(tài)寄存器由軟件控制引腳狀態(tài)。

六、功耗降低

可以通過多種方式降低Atmel ATA6870和Atmel ATmega32HVB的功耗，如使用睡眠模式。該板允許使用Atmel ATmega32HVB軟件啟用/禁用Atmel ATA6870，通過PB2引腳控制晶體管來實現(xiàn)。

Atmel ATA6870-DK10評估套件為電池管理系統(tǒng)的開發(fā)提供了一個全面的解決方案。工程師可以利用其豐富的功能和易于使用的軟件，快速進行電池應用的評估和開發(fā)。在實際應用中，需要根據(jù)具體需求對硬件和軟件進行適當?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。你在使用該評估套件的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。