DS2751电池电量计在多节电池组中的应用

DS2751 Li+/NiMH电池电量计IC设计用于监测单节锂离子（Li-ion）或3节NiMH电池组。然而，通过适当的电路修改，DS2751电量计也可用于监测2节锂离子电池组。本应用笔记给出了一个参考电路，可用于使用DS2751电池电量计测量2节锂离子电池组的剩余容量。本文详细介绍了电路的关键元件，包括DS2751本身的配置问题。

介绍

DS2751多化学电池电量计的工作范围使其可用于单节锂离子/聚合物电池组或三节镍电池组。然而，许多应用需要在串联堆栈中提供更多电池。在这些应用中，DS2751仍可用作电量计IC，将多节电池电压分压至可接受的水平。该方法允许使用DS2751的所有特性，包括集成25mΩ检测电阻、温度/电压/电流测量、电流累积（库仑计数）、32字节EEPROM和单线通信接口。

概述

图1中的原理图给出了DS2751在两节电池应用中的可能解决方案。虽然AN131中所述的基本电量计不需要，但本电路提供了一种测量双电池电压的方法。在本应用中，PIO用于切换比较器输出，以驱动电阻分压网络上的电源轨之一。PIO 低时，电压为 V在是双节电池电压的一半，PIO 高时，V在为 0V。为了给DS2751提供恒定功率，需要低压差稳压器（LDO）将双节电池电压降压至可接受的水平。还需要双电池保护器来保护电池免受故障条件的影响。如原理图所示，该电路的所有元件必须位于保护器的接触侧（而不是电池侧）。

图1.DS2751采用2节Li+/聚合物电池组。

详细说明

DS2751的推荐电源电压范围为2.5V至5.5V，因此必须相应地选择LDO输出电压。LDO还必须具有低静态电流，并能够处理多电池组提供的输入电压。MAX1726具有5V输出，满足所有标准。它支持一个 12V 的最大输入电压，并吸收 2μA 的电源电流。使用5V输出是因为LDO效率随着输入电压增加到输出电压以上而降低。当标称输入电压为7.6V时，这是最佳输出电压。5V 输出还确保 VDD电压保持在 V 以上在适用于所有条件的电压。为防止DS2751数据丢失，MAX1726的SHDN引脚应连接至输入电压，如图1所示。这将确保MAX1726不会进入关断模式，从而切断DS2751的电源。建议使用 1μF 输入和输出电容器。请参考MAX1726数据资料，了解特定应用的电容选择。

DS2751电压寄存器（地址0Ch和0Dh）的最大报告电压为4.99V。因此，需要分频方案将电池组电压降至可测量水平。为此，使用两个精密100kΩ电阻将堆栈电压分成两半。对于电池供电应用，电阻的恒定直流电流消耗将令人望而却步，因此使用比较器来打开和关闭电流。TLV3701 毫微功耗比较器用于开关，因为它可以承受高达 16V 的电源电压，并列出了 560nA 的典型电源电流。DS2751漏极开路PIO引脚用作比较器开关的控制引脚。如果DQ线低电平超过2秒，或者DS2751进入睡眠模式，PIO引脚自动变为高阻态。LDO输出的100kΩ上拉电阻确保PIO在此状态下为逻辑高电平。另一个比较器输入连接到堆栈中底部电池的正极端子。这种配置在两个PIO逻辑电平的比较器输入端产生差分电压。从PIO到地的47pF电容有助于在PIO被驱动为低电平时阻止负下冲。

当比较器输出为低电平时，电压为V在为 0V。因此，必须禁用欠压休眠使能（UVEN）功能，否则DS2751将永远无法转换到有源模式。要禁用 UVEN，请将值 0 写入地址 31h 的第 3 位。当需要电压测量时，特殊功能寄存器中的PIO位（位6，地址08h）设置为0，后跟至少6.8ms的延迟。此延迟对于DS2751更新电压寄存器以V处的新电压是必要的在针。读取电压寄存器后，PIO位设置回1。电池组总电压的计算方法是将电压寄存器值乘以2。实验结果表明，在加倍电压寄存器值上额外增加0.1V，产生的电池组电压精确到99%。需要额外的0.1V电压来考虑从比较器正电源轨到比较器输出的压降。

为了保护电池组，可以使用任何支持 NMOS 或 PMOS FET 的多电池独立保护器。独立的保护器位于DS2751的电池侧，如图1所示。使用此配置时，如果发生故障，所有外部组件的电源将通过保护FET断开。当故障条件得到纠正时，放电FET将再次导通，所有组件将上电。只要禁用UVEN功能，DS2751只能在一种情况下进入睡眠状态：如果PMOD位设置为1（推荐），DQ在2秒内逻辑低电平>（电池组断开）。这导致DS2751恢复到低功耗休眠模式，停止温度、电压、电流和累积电流测量。重新连接电池组并将DQ拉高电平可使DS2751返回工作模式。

图1所示的配置假设内部为25mΩ检测电阻。请参考DS2751数据资料，为您的应用选择合适的外部检测电阻。包括图1所示的所有其他无源元件，用于滤波和ESD保护，如DS2751数据资料所示。

总结

虽然DS2751专为单节锂离子/锂聚合物电池组或三节镍电池组而设计，但在串联电池组中需要更多电池的应用中，它可以用作监测和电量计设备。必须在完整解决方案中增加一个比较器和LDO，但建议的元件仅增加2.6μA的电源电流。禁用UVEN功能后，DS2751的众多优点可用于多节电池应用。优点包括带集成电流检测电阻器的高精度库仑计数、32 字节可锁定用户 EEPROM、温度、电压和电流测量、唯一的 64 位 ROM 地址和单线串行通信接口。

审核编辑：郭婷