NV SRAM模块中的电池监控

作为本文的先决条件，建议回顾应用笔记505“锂纽扣电池：预测应用寿命”，以更好地了解锂纽扣电池的一般行为。

       Maxim提供各种采用纽扣锂电池的产品。在某些应用中，需要能够监控电池状态，以防止在电池接近其使用寿命时意外丢失数据。电池监视是DS1330、DS1345和DS1350 NV SRAM PowerCap模块不可或缺的功能。

       此电池监控功能还可用于我们的内存产品参数搜索中的排序。

哪些应用可能需要电池监控？

在需要很长使用寿命的现场安装中，或者环境可能会给备用电池系统的整体可靠性带来一些不确定性的现场安装中，定期检查剩余电池容量的能力是有益的。

设计为“始终在线”的服务器或 RAID 应用程序等安装依靠 NV SRAM 在发生断电时保留任务关键型数据。因此，在电源恢复后可靠和方便的系统恢复是基本必要条件，并且可能需要在系统架构中增加一些额外的开销。

电池监控电路如何工作？

如应用笔记505所述，必须了解锂纽扣电池的几个特性，才能准确预测电池的使用寿命。由于锂电池的电压特性随时间推移而具有扁平电压特性，并且面对NV SRAM模块在系统生命周期中可能暴露的环境变量，使用简单的开路电压（OCV）监控不足以衡量电池剩余容量。

图1显示了纽扣锂电池在固定100kΩ负载下观察到的典型电压特性。Maxim设计了一种电池监测电路，利用锂电池在已知负载下的特性来确定电池是否仍然是备用电池的可行电源。由于这种负载暴露还需要消耗少量的电池容量，因此在设计定义期间，这种暴露的频率也是一个问题。

图1.电池放电图。

**出于图表目的，选择负载以加速电池放电。

上电时，大约每24小时，在电池端子上连接一个内部1MΩ测试电阻一秒钟，并对电池电压进行采样。在那一秒钟的时间段内，如果电池电压（V.BAT） 低于工厂编程的电池警告跳变点 （~2.6V），电池警告输出 （%-overbar_pre%BW%-overbar_post%） 将被置位。（见图2）一旦断言，大约每 5 秒将执行一次电池测试以检测电池拆卸情况，%-overbar_pre%BW%-overbar_post% 将保持活动状态，直到物理移除弱电池并更换为新电池。连接新电池后，第一个通过的测试结果将取消 %-overbar_pre%BW%-overbar_post% 输出，测试间隔将返回到 24 小时。（请参阅图 3。'%-overbar_pre_sentence%BW%-overbar_post% 是漏极开路输出驱动器。

对于PowerCap产品，电池更换通常应在系统电源打开时进行，以免损坏内部存储器内容。当 %-overbar_pre%BW%-overbar_post% 处于活动状态时，不会禁止正常的内存写入/读取操作，但无法保证在断电期间保留数据。由于测试间隔为 5 秒，因此在安装新电池之前，需要取出电池超过一个测试间隔，或大约 7 秒。

每次上电后都会重新测试电池，即使 %-overbar_pre% BW%-overbar_post% 在断电时处于活动状态。

图2.电池上电测试失败（V.BAT= 2.55V）。

图3.使用新电池（V.BAT= 3.15V）。

根据所用原电池的报废电压曲线特性，出现有效的%-overbar_pre%BW%-overbar_post%信号应为用户提供大约500小时（~3周）的电池即将发生故障的通知。

应如何监控电池警告输出？

%-overbar_pre%BW%-overbar_post%输出为漏极开路器件，需要VCC安装一个外部上拉电阻（~3kΩ–10kΩ）才能实现逻辑1输出状态。置位时，%-overbar_pre%BW%-overbar_post%引脚可吸收高达10mA的电流。建议将此引脚连接到用户微处理器设备上的可用中断或 I/O 输入。由于电池监控周期性，如果未直接连接到微处理器硬件中断，则至少每 24 小时检查一次 %-overbar_pre%BW%-overbar_post% 状态。

观察到电池警告时应采取哪些纠正措施？

根据系统的不同，纠正措施的范围可能从面板指示器的照明或向操作员发送警告消息到使用外部通信端口和预定错误协议的自动化服务调度功能等更精细的内容。在任何情况下，多天预先警告的相对安全性应允许用户有足够的反应时间来执行受控的电池更换程序，而不会丢失数据。

审核编辑：郭婷