探秘DS2764：高精度Li+电池监测器的卓越性能与应用

在当今的电子设备中，电池管理是至关重要的一环，尤其是对于锂电池这种应用广泛的电源。DS2764作为一款高精度Li+电池监测器，在数据采集、信息存储和安全保护方面表现出色，特别适用于对成本敏感的电池组应用。下面就来详细了解一下这款芯片。

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一、产品概述

DS2764是一款集数据采集、信息存储和安全保护于一体的设备，采用低功耗设计，能够精确测量温度、电压和电流，并具备非易失性（NV）数据存储和Li+保护功能。它提供TSSOP和倒装芯片两种封装形式，体积小巧，是剩余容量估计、安全监测和电池特定数据存储等应用的关键组件。

二、产品特性

• 安全电路保护：具备过压、过流/短路、欠压保护功能，还支持 0V 电池恢复充电。过压保护可防止电池过度充电，当电池电压超过设定的过压阈值 (V{OV}) 并持续一定时间 (t{OVD}) 时，芯片会关闭外部充电 FET；欠压保护则在电池电压低于欠压阈值 (V{UV}) 并持续 (t{UVD}) 时间后，关闭充电和放电 FET 并进入睡眠模式，同时提供恢复充电路径。过流和短路保护能有效避免电池因过大电流而损坏。
• 精确测量
  • 电流测量：采用 12 位双向测量，有内部 25mΩ 感测电阻和外部用户可选感测电阻两种配置。内部配置下，分辨率为 0.625mA，动态范围为 ±1.9A；外部配置下，分辨率为 15.625μV，动态范围为 ±64mV。并且能进行电流累积，内部配置下分辨率为 0.25mAh，外部配置下为 6.25μVhr。
  • 电压测量：分辨率为 4.88mV，可对电池电压进行精确监测。
  • 温度测量：使用集成传感器，分辨率为 0.125°C，能实时获取电池温度。
• 数据存储：拥有 40 字节的可锁定 EEPROM，可保存重要的电池数据，不受电池严重耗尽、意外短路或 ESD 事件影响。还可选择唯一的 64 位 ID 选项。
• 低功耗设计：工作模式下典型电流为 60μA，最大 90μA；睡眠模式下典型电流为 1μA，最大 2μA。

三、电气特性

3.1 绝对最大额定值

DS2764 在不同引脚和工作环境下有明确的绝对最大额定值。例如，PLS 和 CC 引脚相对于 (V{SS}) 的电压范围是 -0.3V 到 +18V，其他引脚相对于 (V{SS}) 的电压范围是 -0.3V 到 +6V；连续内部感测电阻电流为 ±2.5A，脉冲内部感测电阻电流在小于 100μs/s 且小于 1000 个脉冲的情况下为 ±50A；工作温度范围为 -40°C 到 +85°C，存储温度范围为 -55°C 到 +125°C。

3.2 推荐直流工作条件

推荐的 (V_{DD}) 电压范围是 2.5V 到 5.5V，工作温度范围为 -20°C 到 +70°C。在这个范围内，芯片能稳定工作，各项性能指标也能得到保证。

3.3 直流电气特性

在推荐工作条件下，芯片的各项直流电气特性表现良好。例如，工作电流典型值为 60μA，睡眠电流典型值为 1μA；输入逻辑高电平和低电平也有相应的规范要求。

四、引脚说明

DS2764 有多个引脚，每个引脚都有特定的功能。	引脚	符号	功能
CC	Charge Protection Control Output	控制外部 P 沟道高端充电保护 FET
PLS	Battery Pack Positive Terminal Input	监测电池组正极端，检测过载和短路移除，以及充电源的存在或移除，还提供深度耗尽电池的恢复充电路径
DC	Discharge Protection Control Output	控制外部 P 沟道高端放电保护 FET
SNS	Sense Resistor Connection	连接到电池组负极端，在内部感测电阻配置中，感测电阻连接在 (V_{SS}) 和 SNS 之间
PS	Power Switch Sense Input	当检测到与 (V_{SS}) 的开关闭合时，使芯片从睡眠模式唤醒
IS1、IS2	Current - Sense Input	用于测量电流，内部通过 4.7kΩ 电阻分别连接到 (V_{SS}) 和 SNS
SDA	Serial Data Input/Out	2 - 线数据总线，用于与主机系统进行数据通信
SCL	Serial Clock Input	2 - 线时钟总线，为数据传输提供时钟信号
VIN	Voltage Sense Input	监测锂电池的电压

工程师在进行电路设计时，需要根据引脚的功能合理连接和使用，以确保芯片正常工作。

五、工作模式

5.1 电源模式

芯片有活动和睡眠两种电源模式。在活动模式下，芯片持续测量电流、电压和温度，为主机系统提供数据，并支持电流累积和锂安全监测。当满足特定条件时，芯片会进入睡眠模式，如状态寄存器中的 PMOD 位设置为 1 且 SCL 和 SDA 均为低电平超过 2.1s，或 (V{IN}) 电压低于欠压阈值 (V{UV}) 持续 (t{UVD}) 时间。而当 PMOD 位为 1 且 SDA 或 SCL 线拉高、PS 引脚拉低或 PLS 引脚电压大于 (V{DD}) 时，芯片会返回活动模式。

5.2 锂保护电路

在活动模式下，DS2764 会持续监测电池的电压和电流，以保护电池免受过度充电、过度放电、过流和短路的影响。不同的保护情况及芯片的响应如下：	条件	激活阈值	延迟时间	响应	释放阈值
过压	(V{IN}) > (V{OV})	(t_{OVD})	CC 置高	(V{IN}) < (V{CE}) 或 (V_{IS}) ≤ -2mV
欠压	(V{IN}) < (V{UV})	(t_{UVD})	CC、DC 置高，进入睡眠模式	(V{PLS}) > (V{DD})（充电器连接）
过流（充电方向）	(V{IS}) > (V{OC})	(t_{OCD})	CC、DC 置高	(V{PLS}) < (V{DD}) - (V_{TP})
过流（放电方向）	(V{IS}) < - (V{OC})	(t_{OCD})	DC 置高	(V{PLS}) > (V{DD}) - (V_{TP})
短路	(V{SNS}) > (V{SC})	(t_{SCD})	DC 置高	(V{PLS}) > (V{DD}) - (V_{TP})

六、测量功能

6.1 电流测量

芯片在活动模式下通过测量感测电阻上的电压降来持续监测电池的充放电电流。有内部 25mΩ 感测电阻和外部用户可选感测电阻两种配置。电流测量采用 12 位有符号分辨率，每 88ms 以 128 次读数的平均值更新电流寄存器。内部配置下以安培为单位，分辨率 0.625mA；外部配置下以电压为单位，分辨率 15.625μV。

6.2 电流累积

电流累积器用于跟踪电池的净电流流入和流出，以方便估计电池的剩余容量。内部感测电阻配置下以安时为单位，分辨率 0.25mAh；外部感测电阻配置下以伏时为单位，分辨率 6.25μVhr。电流累积器是一个可读写寄存器，主机系统可根据需要进行修改。

6.3 电压测量

芯片持续测量 (V{IN}) 和 (V{SS}) 引脚之间的电压，范围为 0 到 4.75V，每 3.4ms 以 4.88mV 的分辨率更新电压寄存器。

6.4 温度测量

使用集成温度传感器，每 220ms 以 0.125°C 的分辨率测量电池温度，并将结果存储在温度寄存器中。

七、内存管理

DS2764 拥有 256 字节的线性地址空间，不同的内存区域有不同的功能。仪器、状态和控制寄存器映射在低 32 字节，可锁定 EEPROM 块和唯一的 ROM ID 占据其余部分。EEPROM 内存由 RAM 进行影子复制，以消除写入和验证数据的编程延迟。写入和读取 EEPROM 地址时，实际操作的是影子 RAM，通过复制和召回数据命令可在 EEPROM 和影子 RAM 之间传输数据。

八、2 - 线总线系统

DS2764 通过 2 - 线总线系统与主机系统进行通信，支持单从机或多从机、单主机或多主机系统。最多可通过设置 7 位从机地址使 128 个从机设备共享总线。通信速率最高可达 100kHz，遵循特定的通信协议，包括位传输、总线空闲、起始和停止条件、确认位等规则。不同的命令协议有不同的交易格式，如写数据、读数据和功能命令协议等。

九、应用领域

DS2764 适用于多种对锂电池管理有需求的设备，如 PDA、手机/智能手机、数码相机等。在这些设备中，它能够精确监测电池的状态，保护电池安全，延长电池使用寿命，为设备的稳定运行提供保障。各位工程师在设计这些设备的电池管理电路时，不妨考虑一下这款性能出色的芯片。

DS2764 以其高精度的测量能力、完善的安全保护功能和低功耗设计，成为锂电池管理领域的一款优秀芯片。电子工程师们可以根据具体的应用需求，合理运用这款芯片，设计出更加高效和可靠的电池管理系统。