AN201 - MP279x ADC較正ガイド

較正

セル電圧較正プロセス

セル電圧較正は、セル電圧測定ゲインに依存します。以下の手順に従って、セル電圧を較正します。

1. ICのC0ピンとC1ピンの間に既知のセル電圧(VCELL、約4000mV)を印加します。
2. MCUを介してレジスタ0x99、ビット[0]に1を書き込み、高分解能スキャンを開始します。
3. リードレジスタ 0x99、ビット[1]。0x99、ビット[1]=0x1の場合、ADCスキャンは完了します。
4. リードレジスタ 0x6C、BITS[14:0]を読み、結果は読み取り (16進形式から変換された10進形式) できます。
5. セル電圧ゲインは式(1)で計算できます:
$$ \text{ゲイン} = \frac{V_{\text{CELL}}}{\text{読み取り値}} $$

ADC (V_{CELL_ADC})によって計算されたセル電圧は、式 (2) で計算できます:

$$ V_{\text{CELL_ADC}} = \text{ゲイン} \times \text{読み取り値} $$

上記のセル電圧較正プロセスは室温(TA、ここで0°C?Ta ?25°C)でのみ適用可能です。その他の温度幅については、式(2)を使用してV CELL_ADCの温度補償較正を実行し、精度をさらに向上します。これにより、特定の温度(V_{CELL_TEMPC}での最終的な較正値を得ることができます。他の温度での較正プロセスを以下で説明します。

1. T_A < 0°Cの場合、式(3)の温度補償を使用してV_{CELL_TEMPC}を計算できます:
$$ V_{\text{CELL_TEMPC}} = V_{\text{CELL_ADC}} \times \left( 1 + \frac{T}{40000} \right) $$
2. 0°C ≤ T_A ≤ 25°Cの場合、V_{CELL_TEMPC}は式(4)で推定できます:
$$ V_{\text{CELL_TEMPC}} = V_{\text{CELL_ADC}} $$
3. T_A > 25°Cの場合、V_{CELL_TEMPC}は式(5)で計算できます:
$$ V_{\text{CELL_TEMPC}} = V_{\text{CELL_ADC}} \times \left( 1 + \frac{T - 25}{66666} \right) $$

注意:

1. LSBは較正された 利得に置き換えられ、 較正された 結果はゲインを読取り 乗算することによって直接得ることができます。
2. 較正精度を向上させるために、複数の読み取り値を取得して平均を計算できます。

セル電圧較正の例

26233の測定結果でC0とC1の間に4000mV (V_CELL)を印加します。この場合、ゲインは式(6)で推定できます:

$$ \text{Gain} = \frac{V_{\text{CELL}}}{\text{読み取り値}} = \frac{4000}{26233} = 0.152482 $$

V_{CELL_ADC}は式 (7) で計算できます:

$$ V_{\text{CELL_ADC}} = 0.152482 \times \text{読み取り値} $$

温度が室温の幅外の場合(T_A < 0°C or T_A > 25°C)、式?3)と式(5)を更新することができます。例えば、-20°Cと+40°CにおけるV_{CELL_TEMPC}は、式(8)と式(9)でそれぞれ推定できます:

$$ V_{\text{CELL_TEMPC}} = \left( 0.152482 \times \text{Reading} \right) \times \left( 1 - \frac{20}{40000} \right) \quad (T = -20^\circ\text{C}) $$
$$ V_{\text{CELL_TEMPC}} = \left( 0.152482 \times \text{Reading} \right) \times \left( 1 + \frac{40 - 25}{66666} \right) \quad (T = 40^\circ\text{C}) $$

MCUはこの較正パラメータ(ゲイン)を使用して、各セルの読み取り値を調整します。

図1は、室温でのセル入力電圧の異なるセル間のセル測定誤差を、較正前後で示したものです。

図1: 測定幅内の絶対セル電圧誤差の比較

図2は、 各セルについてVCELL = 4Vのときの温度の異なるセル測定誤差を、較正前後で示したものです。較正プロセス中に室温幅外のデータに温度補償を適用しました。

図2: 異なる温度における絶対セル電圧誤差(V_CELL = 4.5V)の比較

パック電流較正プロセス

電流を較正するには、以下の手順に従います。

1. SRPピンとSRNピンの間に接続された電流検出抵抗に電流が流れていないことを確認します。
2. MCUを介してレジスタ0x99、ビット [0]に1を書き込み、高分解能スキャンを開始します。
3. 0x99、ビット [1]=0x1の場合、ADCスキャンは完了します。
4. リードレジスタ 0x6B、BITS[15:0]を読み、結果は読み取り値 1 (16進形式から変換された10進形式)です。
5. 既知の電流(I_C、約1A)を印加し、電流が電流検出抵抗(R_SENSE)を通過することを確認します。
6. レジスタ0x99、ビット[0]に0を書き込み、ステップ2と3を繰り返して、(16進形式で変換された10進形式で) 読み取り値を取得します。
7. 式(10)でオフセットを計算します:
$$ \text{オフセット} = \text{読み取り値1} $$
8. 現在のゲインは式(11)で推定できます:
$$ \text{電流ゲイン} = \frac{I_c}{\text{読み取り値} - \text{オフセット}} $$

電流(I_ADC)と電圧(V_ADC)の較正式は、式(12)と式(13) でそれぞれ計算できます:

$$ I_{\text{ADC}} = \text{電流ゲイン} \times (\text{読み取り値} - \text{オフセット}) $$
$$ V_{\text{ADC}} = \text{電流ゲイン} \times R_{\text{SENSE}} \times (\text{読み取り値} - \text{オフセット}) $$

注意:

3. 較正精度を向上させるために、 ユーザーは 複数の読み取り値 1 と読み取り値を取得して平均を計算することができます。

パック電流較正の例

この例では、R_SENSEは200mΩです。SRPとSRNの間に電流が流れない場合、パック電流ADC測定は直接オフセット値を提供します。オフセットは式(14)で計算できます:

$$ \text{オフセット} = \text{読み取り値1} = -9\ (\text{DEC}) $$

R_SENSEに 500mAの電流(SRPとSRNの間を流れる)を印加します。 次の読み取り値は式(15)で推定できます:

$$ \text{読み取り値} = -31669, \quad V_{\text{SRN} - \text{SRP}} = -96.18\,\text{mV} $$

現在のゲインは式(16)で推定できます:

$$ \text{電流ゲイン} = \frac{V_{\text{SRN} - \text{SRP}}}{\text{読み取り値} - \text{オフセット}} = \frac{-96.18}{-31660} = 0.003038 $$

V_{ADC $$ V_{\text{ADC}} = 0.003038 \times (\text{読み取り値} - \text{オフセット}) $$}

図3に、 較正前後の室温における異なるV_{SRP_SRN}値での電流測定の絶対誤差を示します:

図3: 測定幅内での絶対パック電流誤差の比較

図4に、 較正前後の室温における異なるV_{SRP_SRN}値での電流測定の絶対誤差を示します

図4: 測定幅内での相対パック電流誤差の比較

図5に、 較正前後の異なる温度における異なるV_{SRP_SRN}値での電流測定の絶対誤差を示します:

図5: 全温度幅にわたる絶対パック電流誤差の比較

図6は、V_{SRP_SRN} = ±90mV、±60mV、±30mVでの較正前後の異なる温度における電流測定の相対誤差を示します。

図6: 全温度幅にわたる固定電流ポイントでの相対誤差の比較

要約

表1にセル電圧測定誤差の比較を示します。

表1: セル電圧ADC誤差の比較

T (°C)	室温	-40°C～ +85°C	-20°C～ +65°C
データシート仕様 (セル電圧誤差、較正なし)	±5mV	±12.5mV	±7.5mV
ユニットの例 (セル電圧誤差、較正なし)	±4mV	±10mV	±6mV
ユニットの例 (セル電圧誤差、較正なし)	±1mV	±5mV	±3mV

図7は、 65のチップでの V_CELL = 4.5Vにおける温度の異なるセル測定誤差を、較正前後で示したものです。

図7: 全温度幅にわたる 65のチップでのセル8(セル8=4.5V)上の絶対誤差の比較

表2にパック電流測定誤差比較データを示します。

表2: 現在のADC誤差の比較

T (°C)	室温	-40°C～+85°C
データシート仕様 (パック電流誤差、較正なし)	±0.5% x 読み取り値±35μV	±1% x 読み取り値±35μV
ユニットの例 (パック電流誤差、較正なし)	±0.2% x 読み取り値±35μV	±0.7% x 読み取り値±35μV
ユニットの例 (パック電流誤差、較正なし)	±0.1% x 読み取り値±6μV	±0.2% x 読み取り値±6μV

図8は、較正前後の65のチップでの異なる温度におけるパック電流測定誤差を示します。

図8: 全温度幅にわたる65のチップでの相対パック電流誤差(V_SRP-SRN = -70mV)の比較

セル電圧およびバッテリーパック電流の測定は、このガイドで使用されている方法で較正した後に著しく向上されます。

結論

このアプリケーションノートでは、MP279xファミリのバッテリーモニタのセル電圧とバッテリーパック電流測定値を較正するための較正方法と手順を紹介しました。セル電圧は室温(T_A)で誤差を±1mV以内に減らすために較正できます。全温度幅にわたって、誤差は較正前は ±12.5mVで、誤差は較正後±5mV以内になります。パック電流測定誤差は室温での較正後(±0.1%x(読み取り値±6 μ V))に低減でき、全温度幅で(±0.2%x(読み取り値±6 μ V))に低減できます。

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