电池管理系统芯片是保证动力电池系统安全性和工作效率的关键。高精度电池参数监测作为电池管理系统芯片的基础,完成对每节电池的电压,电流和温度等参数的监测,监测结果用于估计电池状态,以防止电池在安全操作范围之外工作,同时保证不同电池之间处于平衡状态。由于电池的各个参数均为接近直流的低频信号,用速度换取转换精度的Delta Sigma ADC以其高精度和低功耗等优点,成为用于BMS芯片中监测电池参数模数转换的最佳选择。本文开展了应用于BMS芯片的低功耗、高精度Delta Sigma ADC的研究与设计,综合考虑速度、功耗和精度等因素,确定选取单位量化、过采样比为128的四阶前馈调制器结构以及5级CIC数字抽取滤波器结构,并对系统级模型的稳定性和性能进行分析。将Delta Sigma调制器划分为全差分运算放大器、积分器和量化器等模块,利用开关电容电路设计实现,并在第一级积分器中加入放大器斩波技术和采样电容斩波技术,以减小低频噪声和直流失调的影响。CIC滤波器通过Verilog语言完成RTL设计,其抽取率可配置,可实现7.8125Hz-1000Hz的不同输出数据速率,且默认为抽取率为256,对应输出数据速率为1000Hz。ADC电路级整体的信噪失真比为111.2d B,有效位数达18.18bit,其中模拟电路部分消耗电流220μA。采用tsmc 0.18μm CMOS工艺,以全定制的方式完成Delta Sigma调制器的版图设计,采用自动布局布线方式完成CIC滤波器的版图实现,ADC整体版图消耗面积1.89mm~2,整体后仿的SFDR为108.3d B,THD为-108.3d B,SNR为116.9d B,SNDR为107.7d B,ENOB达17.60bit。采用与TI芯片ADS1246相同的测试分析方法,即通过短接输入来测试噪声的方式对芯片进行测试。当电源电压为5V,数据速率为1000Hz时,ADC的噪声为2.23μVRMS,ENOB为21.10bit,数据速率为7.8125Hz时,ADC的噪声为0.16μVRMS,ENOB为24.90bit,模拟调制器电路消耗电流约为220μA,满足设计预期。