高精度ADC评估模块技术解析：TI ADS131B26Q1EVM-PDK在汽车BMS中的应用

Texas Instruments ADS131B26Q1EVM-PDK ADC评估模块 (EVM) 是一款性能演示套件 (PDK)，它一个完整的评估和演示平台。它整合了ADS131B26Q1EVM和精密主机接口 (PHI) 控制器板。PHI控制器板支持ADS131B26Q1EVM通过USB端口连接到计算机，其连接的软件设计用于评估Texas Instruments ADS131B26-Q1。

数据手册：*附件：Texas Instruments ADS131B26Q1EVM-PDK ADC评估模块数据手册.pdf

特性

• 板载3.3V低侧数字电源和直流-直流转换器，用于高侧ADC电源
• 板载应用电路，包括温度传感器、电压和电流测量
• 数字隔离器，用于串行外设接口 (SPI) 和通用输入/输出 (GPIO) 信号
• 板载8.192MHz晶体振荡器，可选择将变压器驱动器与ADC转换时钟同步
• 内置分析工具可显示范围、 FFT 和直方图
• USB供电；外部电源可选

套件内容

• ADS131B26Q1EVM评估模块
• PHI控制器板
• USB micro-B插头转USB-A插头电缆

板布局

高精度ADC评估模块技术解析：TI ADS131B26Q1EVM-PDK在汽车BMS中的应用

‌1. 模块核心特性‌

• ‌高精度ADC通道‌
  • 两对24位同步采样ADC（ADC1A/B、ADC3A/B），适用于电流分流测量（±12.5mA）和电池组电压检测（±10V）。
  • 两路16位多路复用ADC（ADC2A/B），支持温度传感器及多路单端/伪差分输入。
• ‌集成化设计‌
  • 内置LDO稳压器，支持3V-16V宽输入范围，可通过跳线选择内部或外部电源。
  • 时钟选项灵活：默认8.192MHz内部振荡器，可选外部时钟或板载晶振。
• ‌安全冗余‌
  双通道设计确保关键参数（如电流、电压）的冗余测量，符合汽车ASIL标准。

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‌2. 硬件设计详解‌

‌2.1 模拟接口‌

• ‌输入配置‌
  • ‌ADC1A/B‌：通过100Ω分流电阻（用户可替换为更低阻值）测量电流，增益可调（默认G=1）。
  • ‌ADC3A/B‌：电阻分压网络（1:32.5）支持高压输入（±10V，G=4）。
  • ‌ADC2A/B‌：支持伪差分输入，内置外部VCM电路选项（见图2-2）。
• ‌终端块与测试点‌
  • 6路螺丝端子（J1-J5）连接输入信号，关键测试点（TP1-TP6）用于示波器探测。

‌2.2 数字接口‌

• ‌PHI控制器通信‌
  • 通过60针连接器（J9）实现USB转SPI/I2C，PHI板提供隔离电源及数据交互。
  • DEBUG头（J7）支持逻辑分析仪接入，方便调试。

‌2.3 电源管理‌

• ‌DC/DC转换电路‌
  • SN6505B-Q1驱动变压器生成隔离电源（VADC_HV=5.1V），支持同步时钟以降低噪声。
• ‌ADC电源选项‌
  • 跳线JP2/JP3选择内部LDO或外部供电，APWR/DPWR支持3V-16V输入。

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‌3. 软件配置与数据分析‌

‌3.1 EVM GUI功能‌

• ‌寄存器配置‌
  • 全局设置页调整OSR（64-128）、数据速率（32kSPS-64kSPS）。
  • 通道独立配置增益、输入复用及校准参数（见图6-3）。
• ‌分析工具‌
  • ‌时域显示‌：实时波形与统计（均值、峰峰值）。
  • ‌频谱分析‌：FFT计算SNR（>100dB）、THD（<-110dB）等动态指标。
  • ‌序列器分析‌：多步测量配置（最多15步），支持温度巡检等场景。

‌3.2 快速启动步骤‌

1. 安装GUI软件（需禁用杀毒软件）。
2. 连接PHI控制器，默认跳线（JP2/JP3[2-3]）启用内部电源。
3. 启动软件后，通过Capture按钮采集数据，分析工具自动更新结果。

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‌4. 应用场景与优势‌

• ‌电动汽车BMS‌
  • 高精度测量电池组电压/电流，冗余设计提升系统可靠性。
  • 序列器模式实现温度传感器轮询，减少MCU负载。
• ‌工业传感‌
  • 支持±10V宽输入，适用于压力、位移传感器信号采集。