安全管理器应用程序的电池选择

本文提供DS36xx安全管理器选择备用电池的指南。由于产品和相关安全应用的复杂性，有几个因素会影响电池的选择。本文讨论了影响电池选择的三个因素，并提出了电池化学成分的首选。它还解释了正确选择与这些安全管理器一起使用的电池所需的一些分析。

介绍

本应用笔记指导DS36xx系列安全管理器选择备用电池。这些准则遵循过去适用于任何ADI公司非易失性存储器产品的相同基本规则。由于安全管理器的特殊电路监控要求，需要格外小心，以确保电池在最终系统中提供多年的有用现场寿命。

确定可接受的电池电压

第一步是确定 V 上允许的最大直流工作电压.BAT输入。该值是DS36xx的基本规格，请参见相应的产品数据资料。不应将此电压限制与器件的绝对最大额定值混淆，后者是可能对组件发生物理损坏的升高偏置。此 DC 工作电压还应与安全管理器支持的任何下游组件兼容。

使用产品允许的电池电压范围，有多种电池化学成分可供选择（见表1）。系统环境要求可能会影响化学品的选择。

 

电池类型	化学	标称电压 （V）	最大电压 （V）	标称放电电流 （μA）	温度范围（°C）
BR Lithium Coin (primary)	Polycarbon monofluoride (CF)n	3.0	3.45	30	-30 to +80
BRA Lithium Coin (primary)	Polycarbon monofluoride (CF)n	3.0	3.45	30	-40 to +125
CR Lithium Coin (primary)	Manganese dioxide (MnO2)	3.0	3.35	100 to 200	-30 to +60
VL Lithium Coin (secondary)	Vanadium pentoxide (V2O5)	3.0	3.60(1)	10 to 200	-20 to +60
ML Lithium Coin (secondary)	Manganese lithium	2.5	3.10	5 to 100	-20 to +60
Thionyl Chloride Lithium (primary)	Lithium-thionyl chloride (Li-SOCl2)	3.6	3.67	1mA to 5mA	-55 to +85
Lithium-Ion (secondary)	Li+	3.6	4.20¹	1500mA to 2500mA	0 to +45

 

给定初级（不可充电）纽扣电池的三个选项，所需的系统工作温度在您的最终选择中可能很重要。BR化学比同等尺寸的CR化学电池具有更好的高温电流输送能力²或者，如果系统在低于+10°C的温度下工作，则CR化学电池的电流输送特性通常优于BR化学。无论如何，原电池是一次性能源，最终必须更换。仔细比较电池制造商的放电特征图可能会比这篇简短的文章更深入地了解这种化学成分的优缺点。

在二次（可充电）电池列表中，每种类型都有一些优点和缺点需要评估。氯化亚砜或锂离子电池的标称电压通常超过DS36xx产品的允许范围，因此必须通过使用稳压器或二极管压降来降低电压。同样的电压问题会影响VL纽扣电池的选择，除非充电电压得到控制。ML纽扣电池的标称电压可能太低，无法长时间备用电池。锂离子电池的温度范围非常有限，尽管充电容量几乎优于任何其他选择。

电池选择过程中还有其他影响（即物理尺寸或质量、成本、运输和/或处置限制），这些影响也可能优先或消除特定的电池化学成分。

在本次讨论中，我们选择了BRA-chemistry（聚碳一氟化物）一次锂纽扣电池，因为该系统具有低电流需求和宽工作温度范围。BRA电池的最大（新电池）电压为+3.45V，²，这在我们典型电路中使用的组件所需的可接受电池电压范围内（图1）。

确定电池容量要求

使用简化的入侵监控应用，将参考图1来了解电池总电流消耗。机柜安全联锁表示为开关 S1 到 S4。

根据系统原理图，电池总电流必须从DS36xx和支持电路的所有电流之和得出数学运算得出。这些电流计算应包括任何数字和/或模拟输入漏电流（IL);逻辑输出驱动电流（I哦);操作外部存储器或支持电路所需的任何直通电流（ICCO);以及仅由DS36xx元件消耗的电池电流（I.BAT).

图1.DS36xx安全管理器的典型工作电路。

　　在电池备份操作期间，外部电源和 I/O（VCCI、SDA 和 SCL）均处于 0V。在图1原理图中，VCCO（ICCO）上的总电流负载是四个“INx”输入引脚的潜在输入泄漏加上潜在的输出下拉电流（IRPD），如果/Tamper输出激活。

 

IBAT	6.5μA	（根据产品规格;空载时的最大值）
X1/X2	Part of IBAT
IN1	0.1µA (max)	(From product specification; input leakage)
IN2	0.1µA (max)	(From product specification; input leakage)
Active-low IN3	0.1µA (max)	(From product specification; input leakage)
Active-low IN4	0.1µA (max)	(From product specification; input leakage)
Active-low Tamper	3.3µA	(Active-low Tamper output current with 1MΩ pullup resistor)
---------------------------------------
Total	10.2µA

 

确定有用字段生存期预期

计算电流负载后，要评估的剩余变量是使用电池工作时所需的系统寿命。对于此讨论，目的是创建具有 10 年电池现场寿命的产品。

电池容量计算
10 年 = 87，660 小时（24 小时 × 365.25 天/年 × 10 年）
10.2μA 连续电流负载 87，660 小时 = 894mAh

选择特定电池

在先前根据电池电压和工作温度范围选择BRA化学成分后，最终电池选择的任务减少到从供应商的可用电池列表中选择满足或超过容量需求的项目（表2）。

 

电池型号	标称电压 （V）	标称容量（毫安时）	电池直径（毫米）	电池高度（毫米）	重量（g）
BR1225A	3	48	12.5	2.5	0.8
BR1632A	3	120	16.0	3.2	1.5
BR2330A	3	255	23.0	3.0	3.2
BR2450A	3	550	24.5	5.0	5.0
BR2477A	3	1000	24.5	7.7	8.0

 

从制造商的产品表中可以看出，BR2477A电池的额定值为1000mAh（1Ah），在图11电路中应提供~2.1年的电池寿命。

1000mAh/10.2μA = 98，039小时（11.18年）

如果所需的电池容量大于任何可用电池，设计人员必须评估以下权衡：1）使用另一种电池化学成分;2）降低负载电流;3）降低电池的预期场寿命;或 4） 执行这些选项的组合。降低负载电流可以通过降低任何漏极开路器件的输出电流（即选择更高的电阻值）或某些DS36xx产品的输出电流来实现，通过实现电源管理选项。

结论

本文回顾了影响电池选择的几个因素，并提供了电池化学的首选。解释了正确选择与安全管理器一起使用的电池所需的一些一阶分析。在此过程中，我们演示了将集成电路与最适合支持这种安全特定应用的电池配接多年所需的步骤。

审核编辑：郭婷