ADI ADBT1002 颠覆性的电池化成测试解决方案

出处：网络整理发布于：2026-06-29 14:56:23

　　在电池生产过程中，电池化成、分容设备（BFT 设备）起着至关重要的作用。BFT 设备的部分包括负责电池充电、放电的双向 DC - DC 变换器以及外围电压、电流采样、监控电路。通常，一台 BFT 设备会配备几十至几百个双向 DC - DC 充放电通道，而设备所配备的双向 DC - DC 变换器模块的性能和成本，直接决定了整台 BFT 设备的性能和成本。
　　传统 BFT 设备所使用的双向 DC - DC 变换器模块方案主要分为两类。一类是基于分立器件的方案，常用于中小功率场景；另一类是基于 DSP 的数字方案，应用于大功率场景。
　　ADI 公司推出的一代数字化四通道双向 DC - DC 控制器 ADBT1002，将应用于 BFT 行业的双向 DC - DC 方案进行了单芯片系统级的集成。它集成了电压电流采样的模拟前端和辅助 ADC，采用数字内核，能够实现多通道交错并联操作以及通道间数字均流等功能。整个方案还配备了专用的 GUI 软件，可直接对寄存器进行操作和参数配置，避免了复杂的 DSP 算法和程序开发，极大地简化了系统的软硬件开发。
　　下面我们来深入分析一下传统方案。传统生产设备类型的 BFT 设备设计目标主要有：尽可能低的硬件成本、达标的电压电流控制精度、尽量高的转换效率以及尽可能宽的设备通用性。传统硬件 BFT 方案大致结构包括双向 DC - DC 功率变换回路、Mos Driver、PWM 控制器、误差放大器、电压、电流采样 / 缓冲放大器、多通道 ADC、多通道 DAC、MCU。该方案的优点在于属于分立器件方案，器件选型和采购较为灵活，可针对不同设备功率、精度要求选择对应器件，有利于一定范围内输出电压、电流、通道数设备的成本控制。然而，其缺点也较为明显，器件过多导致研发、调试、测试、系统校准需花费大量工时；对于大功率、高电流应用场景，固有缺陷凸显，成本优势消失；实现通道交错并联、通道之间均流功能需要额外且复杂的电路。
　　传统数字内核 BFT 设备使用 DSP 或者具备 DSP 功能的处理器做功率变换回路的主控制器，PID 环路采用软件或者硬件模式，采用数字 PWM 控制开关管，外围电压、电流采样，缓冲放大器使用的运放和硬件方案区别不大。其优点是控制灵活，可实现复杂功能，如交错并联工作、多通道并联均流、电压前馈等，且调试方便，一般应用于高电压、大电流的 BTF 设备。但缺点同样不容忽视，系统开发难度大，需要高水平的电源类 DSP 工程师，薪资高且难招聘；开发周期长，一个平台性项目从立项到完成一般需要一年以上；DSP 的运算速度、精度和成本成正比，选用低成本 DSP 会影响系统开关频率和控制精度，选用高性能 DSP 则会使系统综合成本较高，一般只能应用于大功率设备。
　　综上所述，传统方案在各自应用领域虽有优点，但都存在无法克服的固有缺点，且难以通过工程师的努力避免。而 ADI - ADBT1002 的出现则打破了这一局面。
　　ADBT1002 专为电池化成设备设计，包含四通道模拟前端、四通道数字 PWM 发生器、数字 GPIO 口、中断接口、8 通道 12 位辅助 ADC，其中四路 ADC 带有电流源输出功能，方便实现温度监控。其优势和特点众多，如测量电压和电流、4 个 PWM 控制通道（ 14 位有效分辨率）、多相运行、数字控制回路、每个通道的综合频谱分析、SPI 端口控制和状态接口、恒定电流和恒定电压工作模式、外部 NTC 热敏电阻温度检测、用户校准输入电压和电流、工作温度范围为 0°C 至 85°C、可选的同步和非同步整流器操作、可编程死区时间补偿、可编程开关频率（范围为 62.5 kHz 至 500 kHz，分为 2 级功率）、芯片间数字均流、芯片间频率同步、可编程 PID 滤波器、快速直流总线电压前馈、主机在可编程状态更改时中断、15 位设定点分辨率、输入和输出浪涌电流保护、内部裸片温度测量等。
　　ADBT1002 是一款功能灵活、丰富的数字控制器，适用于大容量电池测试、化成制造和精密电池测试仪器仪表应用。它经过优化，减少了组件数量，获得了的灵活性和短的设计时间。其功能包括差分远程电压检测、电流检测、脉宽调制 (PWM) 生成、频率同步、过压保护 (OVP) 和均流，可编程保护功能包括过流保护 (OCP)、OVP 限制和外部过热保护 (OTP)。参数可通过串行外设接口 (SPI) 进行编程，提供对集成环路滤波器、PWM 信号时序和软启动时序的广泛编程，SPI 还提供对许多监视和系统测试功能的访问，通过内置的校验和和可编程保护电路，提高了可靠性。此外，还提供了全面的图形用户界面 (GUI)，用于简单的系统和通道配置以及安全功能的编程，ADBT1002 采用 100 引脚 LQFP_EP 封装。其应用领域包括电池化成和测试、具有回收功能的高效电池测试系统、电池调节（充电和放电）系统等。

　总结而言，ADI ADBT1002 方案实现了高性能 BFT 方案的单芯片系统集成，单芯片支持四通道功率回路控制，集成了高精度电压、电流采样运放，采用数字内核、数字 PID、14 位分辨率数字 PWM，支持多通道（单芯片多通道和多芯片多通道）并联均流、多通道交错并联，8 路辅助 ADC，四路支持电流源输出，方便实现温度监控。这些特点和功能的集成，极大地简化了 BFT 充放电通道设备的硬件设计，数字内核配置有专用的 GUI 软件可直接设置寄存器，避免了复杂的 DSP 代码和算法开发，对于高功率应用，大大降低了高功率数字系统的门槛和开发难度，集成的高精度模拟前端还能保证系统精度和温漂。

关键词：电池

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