DS2786電池電量計在2節(jié)鋰離子電池包中的使用

概述

DS2786獨立式、開路電壓檢測(OCV)電量計根據(jù)電池閑置時的開路電壓估算可充電鋰離子和鋰離子聚合物電池的可用電量。通過儲存在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)后立即得到準確的電量信息。

盡管DS2786設(shè)計用于單節(jié)Li+電池，但增加幾個外圍器件后也可以用來測量2節(jié)鋰離子電池包的電量。本文詳細說明了通過添加兩個IC利用DS2786測量2節(jié)電池包電量的典型電路，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)電池包的保護器側(cè)使用DS2786，圖1電路在DS2786標準應(yīng)用電路的基礎(chǔ)上增加了2個額外器件：低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)和2N7000 FET。
 

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，所以需要采用低功耗穩(wěn)壓器為VDD提供可接受的電壓。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，待機模式下僅為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，一般情況下LDO輸入和輸出電容需要選擇至少1μF的電容，選擇較大的具有低ESR的電容有助于提高電源噪聲抑制能力，改善瞬態(tài)響應(yīng)。

2N7000 FET用來將BAT1電壓轉(zhuǎn)換至DS2786的VIN引腳，使DS2786的測量電壓為總電池電壓的一半。將一只1kΩ電阻與FET串聯(lián)，在電池包出現(xiàn)短路故障時提供限流作用。

本文所示電路中VOUT浮空，AIN0和AIN1通過電阻拉至低電平。必要時，可參考DS2786數(shù)據(jù)手冊設(shè)置這些引腳。為增強ESD保護能力，在SCL和SDA引腳增加了150Ω電阻和5.6V齊納二極管。

工作原理

圖1所示電路正常工作時，保護電路的DC引腳為高電平，將MAX1726的低電平有效關(guān)斷引腳/SHDN驅(qū)動至高電平，使能LDO。LDO使能后，產(chǎn)生有效的5V輸出，開啟DS2786。DC引腳還將2N7000的柵極驅(qū)動至高電平， 2N7000導(dǎo)通，使BAT1轉(zhuǎn)換電壓連接到VIN引腳。DS2786處于工作模式時，對VIN引腳電壓采樣，并且根據(jù)OCV電壓計算電量，用戶通過SCL和SDA引腳可完全訪問DS2786。

如果放電時出現(xiàn)故障，保護電路的DC引腳置低，從而禁止LDO并關(guān)斷DS2786。2N7000柵極也被驅(qū)動至低電平，斷開BAT1轉(zhuǎn)換電壓與DS2786 VIN引腳的連接。由于DS2786已關(guān)閉，電池包消耗的電流僅為0.7mA(典型值)的LDO關(guān)斷電流。

如果發(fā)生過充故障，保護電路的CC引腳置低，斷開充電通道的FET。斷開充電通道的FET可以保護LDO不出現(xiàn)過壓故障，并使DS2786保持有效工作。

注意事項

DS2786根據(jù)VIN引腳的開路電壓估算電池包容量，圖1所示電路僅測量了單節(jié)鋰電池的電壓，需要相應(yīng)地修改存儲在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應(yīng)值存儲于EEPROM中，電壓值應(yīng)除以2。例如，如果電池包在8V下容量為80%，存儲值應(yīng)為4V下80%。

由BAT1電壓饋入DS2786 VIN引腳的電流會給BAT1電池增加一個額外的小負載，BAT2不存在這種情況。當BAT1從2.5V升至5V時，在實驗室中測得流入VIN的平均負載電流從5nA線性增加至9nA。最大9nA電流導(dǎo)致每小時消耗9nAh的容量，每天為9nAh × 24 = 216nAh。一年消耗的電池容量為216nAh × 365 = 78.84μAh；如果用戶假定電池壽命為10年，則為78.84μAh × 10 = 788.4μAh。因此電池不匹配帶來的影響可以忽略，并且不會對電池產(chǎn)生危害。

結(jié)語

DS2786設(shè)計用于測量單節(jié)鋰離子電池電量，經(jīng)過修改后，也可以測量2節(jié)鋰離子電池包的電量。本文給出的電路僅增加了兩個額外器件，額外消耗的電流僅為2μA (典型值)。對于獨立式、基于OCV的電量計，上述電路能夠?qū)崿F(xiàn)2節(jié)鋰離子電池包的電量測量，并可充分利用DS2786的所有功能。