バッテリーの電圧と電流の測定シングルエンドまたは差動？

バッテリーの充電/監視プロジェクトでバッテリーの電流と電圧を測定しようとしています。電流検出（ハイサイドとローサイドの検出を含む）についてすべて読みました。また、他の電流測定デバイスと比較して正確であるため、電流測定にはシャント抵抗を使用することにしました。私のバッテリーはリチウムイオンバッテリーで、このバッテリースタンドの最大定格は（4.3V、40A）です。

ただし、ADCを使用して電圧と電流を測定する方法、つまり、シングルエンドで測定するか差動で測定するかについて混乱しています。私の回路の非常に大まかなスケッチを以下に示します。（このADCはマイクロコントローラーとインターフェースされます）

バッテリーは、充電目的でバックコンバーターに接続されているのが分かります。そして、ADCも見ることができます。

（私のスケッチは正確ではないかもしれませんが、ここと図で私が書いたすべてのことを意味することに注意してください）

私が思うに、この方法でバッテリーの電圧と電流を測定しようとすると（下の画像に示すように）、私の電圧は差動になります（バッテリーのマイナス端子が直接接地されていないため、間にシャントがあるため）電流を差動入力ADCに供給する必要がありますが、シャントの1つのレッグが接地されているため、電流は最後に1つ測定されます。

そして、この方法でバッテリーの電圧と電流を測定しようとすると（下の画像に示すように）、電圧は片端で終了し（バッテリーのマイナス端子が直接接地されているため）、電流測定は差動で実行する必要があります（シャントが電源とバッテリーの間に配置されているため）。

今、私はADCの専門家ではありませんが、ADC（およびそれらのデータシート）について読んだ限り、ADCにシングルエンド入力と差動エンド入力の両方がある場合は、シングルエンド入力ADCとして使用するか、または使用できます。差動終端入力ADCとして。つまり、これを単一入力と差動入力の両方として同時に使用することはできません。

それが私の質問です。それに対する解決策は何でしょうか？シングルエンド入力用と差動エンド入力用の2つの異なるADCを使用しますか？ または、電流と電圧の両方を差動で測定して、両方を差動エンド入力ADCとして構成された単一のADCに供給することはできますか？PS私はこれらの量を可能な限り高精度で測定することになっているため、シングルエンドから差動エンドAMPを使用することを楽しみにしておらず、そのようなAMPを導入するとシステムの測定精度が低下します。

それで、両方の量を微分して測定できるかどうかという疑問が残りますか？以下の図に示すように、電圧測定接続を差動終端入力ADCの「+」および「-」入力に供給するだけです。この場合、バッテリーのマイナス端子は接地電位になるので、差動入力ADCの「-」端子に給電できますか？（私は電子工学の分野で多くの知識を持っていないので、それが可能かどうか、または私がここで尋ねていることはまったく愚かですがわかりません）

親切なコメントをいただければ幸いです。

ありがとうございました。

ありがとうございました。

...私がそれらについて読んだ限り（それらのデータシートも）、ADCにシングルエンド入力と差動エンド入力の両方がある場合、それをシングルエンド入力ADCとして使用するか、差動エンド入力ADCとして使用できます。つまり、単一入力と差動入力の両方として同時に使用することはできません。

これは常に正しいとは限りません。たとえば、最近いくつかのプロジェクトでADS1015を使用しました。このチップでは、読み取るチャネルを切り替えるたびに、シングルエンド測定と差動測定を切り替えるオプションもあります。（これはこのチップをプロジェクトに推奨するものではありません。普遍的だと思っていた制限のないチップの例にすぎません）

さらに、デバイスをすべてのチャネルに対して同時にシングルエンドまたは差動として構成する必要がある場合でも、グランドを差動チャネルへの入力の1つとして使用することを妨げるものはありません。したがって、それを差分として構成し、設計を進めることができます。失う唯一のことは、他の目的で4番目の入力ピンを使用する機会です。

別のオプションとして、外部信号調整を使用する場合は、信号調整回路で差動からシングルエンドへの変換を行うことができ、ADCは信号がシングルエンド以外のものであることを決して認識しません。これにより、図に示されているアンプは、ADCチップの内部ではなく外部デバイスになります（そして、ノイズを減らすために、フィードバックネットワークにフィルターを追加します）。

私はあなたの提案するすべての解決策が可能な良い解決策だと思います。

適切に実装されていれば、完全な差動ソリューションまたは部分的にシングルエンドのソリューションを採用しても、それほど問題ではないと思います。しかし、一般に、差動回路は外部の妨害にあまり敏感ではありません。

ADCの全範囲を使用するように、（差動）アンプに適切な電圧ゲインがあることを確認してください。

もう1つの潜在的な問題は、スイッチングコンバーターを使用するため、測定された電流と電圧にスイッチングノイズが発生することです。このノイズを十分に抑制するには、シャント抵抗器/バッテリーとアンプ入力の間にローパスフィルターを使用するだけで十分な場合があります。ADCからの測定値を平均化すると、精度が向上する場合があります。

そして、あなたの宿題をするための工藤であり、あなたはすでにこのフォーラムで多くの回答を求める人よりはるかに多くを知っています！:-)

センス抵抗にどの値を使用していますか？4.3V LiIonバッテリー充電器/モニターの多くは10mOhmを使用しています。40Aで400mVを生成し、10mOhm *（40A）^ 2 = 16Wを燃焼します。言うまでもなく、その定格で高精度の抵抗器を購入するのは費用がかかります。

両端の電圧が無視できる程度に小さい抵抗を取得します。次に、バッテリ電圧と電流シングルエンドの両方を測定できます。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

VBAT '= VBAT-IBAT * RSNSを使用して、センス抵抗の電圧降下を調整することもできます。