摘要：DS2786獨(dú)立式、開路電壓(OCV)檢測(cè)電量計(jì)針對(duì)單節(jié)鋰離子(Li+)電池包應(yīng)用設(shè)計(jì)。然而，只需在典型應(yīng)用電路中添加幾個(gè)額外器件，DS2786即可用來測(cè)量2節(jié)鋰離子電池包的電量。本應(yīng)用筆記詳細(xì)說明了在主機(jī)側(cè)使用DS2786測(cè)量2節(jié)鋰離子電池供電系統(tǒng)電量的電路。

概述

DS2786獨(dú)立式、開路電壓(OCV)檢測(cè)電量計(jì)根據(jù)電池閑置時(shí)的開路電壓估算鋰離子(Li+)和鋰聚合物(Li-Poly)電池的可用電量。通過儲(chǔ)存在IC中的查找表，由開路電壓(OCV)確定相應(yīng)的電池電量。這一功能可以在電池包接入系統(tǒng)后立即得到準(zhǔn)確的電量信息。

盡管DS2786設(shè)計(jì)用于單節(jié)Li+電池系統(tǒng)，但也可以用來測(cè)量2節(jié)電池的電量。本應(yīng)用筆記介紹的電路通過添加一個(gè)IC即可利用DS2786在主機(jī)側(cè)測(cè)量2節(jié)電池電量，該電路可充分利用DS2786的所有功能，包括片上電壓、電流和溫度測(cè)量，兩路輔助電壓輸入以及2線接口。

電路說明

圖1所示電路在2節(jié)電池供電系統(tǒng)的主機(jī)側(cè)使用DS2786，該電路額外增加了一片IC—低壓差(LDO)線性穩(wěn)壓器，并在DS2786標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路基礎(chǔ)上增添了一些分立元件。


圖1. DS2786在2節(jié)Li+/鋰聚合物電池供電系統(tǒng)主機(jī)側(cè)的應(yīng)用

由于2節(jié)電池包的電壓超出了DS2786 VDD引腳的最大工作電壓，需要采用低功耗穩(wěn)壓器為VDD提供可接受的電壓。示例電路采用MAX1726EUK5 LDO提供穩(wěn)定的電壓。這款穩(wěn)壓器的典型工作電流為2μA，關(guān)斷模式下電流僅為0.7μA，非常適合電池供電應(yīng)用。5V輸出的LDO可確保DS2786 VDD引腳的電壓大于VIN引腳的電壓。為保證穩(wěn)定性，LDO輸入、輸出電容可按推薦值選擇。如果采用其它LDO，需保證在任何情況下VDD引腳的電壓始終大于VIN引腳的電壓。

必須將2節(jié)電池包的電壓降至VIN引腳可接受的范圍。利用電阻R2和R3構(gòu)成的分壓器可方便地將電池包電壓一分為二，采用這種方法，VIN引腳的電壓為電池包總電壓的一半。

該電路中，VOUT連接至兩個(gè)分壓電路(對(duì)于電池電量測(cè)量，這不是必需的)。電阻R0和電池包識(shí)別電阻提供AIN0的電壓源，用于識(shí)別不同的電池包。電阻R1和熱敏電阻提供AIN1的電壓源，用于測(cè)量電池包溫度。VOUT、AIN0和AIN1引腳可以用作其它用途，也可以不使用。

注意事項(xiàng)

DS2786根據(jù)VIN引腳的開路電壓估算電池包容量，圖1所示電路僅測(cè)量了電池包電壓的二分之一，因此需要相應(yīng)地修改存儲(chǔ)在DS2786 EEPROM中基于電壓的容量查找表。由電池包參數(shù)獲得的電壓和容量對(duì)應(yīng)值存儲(chǔ)于EEPROM中，電壓值應(yīng)除以2。例如，如果電池包在8V下容量為80%，則存儲(chǔ)值應(yīng)為4V下80%。

由電阻R2和R3組成的分壓器給系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來了一個(gè)難題，即在保持VIN電壓測(cè)量精度的同時(shí)最大程度地降低電池負(fù)載。增大電阻值能夠降低電流，但同時(shí)會(huì)增大由VIN輸入電阻(RIN)引起的電壓誤差。表1給出了三組電阻值，以及對(duì)應(yīng)的電流和最差工作條件下的電壓誤差計(jì)算結(jié)果。查找表中的電池容量和電壓值均為DS2786給定的默認(rèn)值。測(cè)量誤差在任意情況下的最大值約為3.67V至4V，此時(shí)電池電壓的放電曲線相對(duì)平坦。表1只考慮了最差條件下的RIN (最小值為15MΩ)與R2和R3并聯(lián)產(chǎn)生的測(cè)量誤差，電阻R2和R3間的差異也會(huì)帶來誤差，建議在同批次電阻中選取R2和R3。

表1. 分壓器不同取值時(shí)對(duì)應(yīng)的誤差計(jì)算結(jié)果

?					R2 = R3 = 50kΩ, RIN = 15MΩ			R2 = R3 = 100kΩ, RIN = 15MΩ			R2 = R3 = 200kΩ, RIN = 15MΩ
					VIN RThevenin 24958.403			VIN RThevenin 49833.889			VIN RThevenin 99337.748
DS2786 Default Lookup Table Values					Voltage Measurement Error 0.00166389			Voltage Measurement Error 0.00332226			Voltage Measurement Error 0.00662252
Capacity (%)	Cell Voltage (V)	Δ Capacity (%)	Δ Voltage (mV)	Δ Capacity/Δ Voltage	Max VIN Error (mV)	Max Capacity Error (%)	Max Current (μA)	Max VIN Error (mV)	Max Capacity Error (%)	Max Current (μA)	Max VIN Error (mV)	Max Capacity Error (%)	Max Current (μA)
100	4.17114	9.5	84.23	0.11279	6.94	0.78	83.42	13.86	1.56	41.71	27.62	3.12	20.86
90.5	4.08691	5.5	45.17	0.12177	6.80	0.83	81.74	13.58	1.65	40.87	27.07	3.30	20.43
85	4.04175	5	36.62	0.13653	6.73	0.92	80.83	13.43	1.83	40.42	26.77	3.65	20.21
80	4.00513	27.5	174.56	0.15754	6.66	1.05	80.10	13.31	2.10	40.05	26.52	4.18	20.03
52.5	3.83057	27.5	78.13	0.35200	6.37	2.24	76.61	12.73	4.48	38.31	25.37	8.93	19.15
25	3.75244	15	79.35	0.18905	6.24	1.18	75.05	12.47	2.36	37.52	24.85	4.70	18.76
10	3.67310	5	53.71	0.09309	6.11	0.57	73.46	12.20	1.14	36.73	24.33	2.26	18.37
5	3.61938	5	433.35	0.01154	6.02	0.07	72.39	12.02	0.14	36.19	23.97	0.28	18.10
0	3.18604	?	?	?	?	?	?	?	?	?	?	?	?

總結(jié)

DS2786設(shè)計(jì)用于測(cè)量單節(jié)Li+電池電量，但經(jīng)過修改后，可以在主機(jī)側(cè)測(cè)量2節(jié)電池的電量。本文給出的電路在DS2786標(biāo)準(zhǔn)電路的基礎(chǔ)上增加了一片IC，即可用于2節(jié)電池的電量測(cè)量。該電路使2節(jié)電池供電系統(tǒng)可充分利用DS2786的功能，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立式、基于OCV的電量測(cè)量。