探秘DS2764：高精度Li+電池監(jiān)測器的卓越性能與應(yīng)用

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，電池管理是至關(guān)重要的一環(huán)，尤其是對于鋰電池這種應(yīng)用廣泛的電源。DS2764作為一款高精度Li+電池監(jiān)測器，在數(shù)據(jù)采集、信息存儲和安全保護(hù)方面表現(xiàn)出色，特別適用于對成本敏感的電池組應(yīng)用。下面就來詳細(xì)了解一下這款芯片。

文件下載：DS2764.pdf

一、產(chǎn)品概述

DS2764是一款集數(shù)據(jù)采集、信息存儲和安全保護(hù)于一體的設(shè)備，采用低功耗設(shè)計，能夠精確測量溫度、電壓和電流，并具備非易失性（NV）數(shù)據(jù)存儲和Li+保護(hù)功能。它提供TSSOP和倒裝芯片兩種封裝形式，體積小巧，是剩余容量估計、安全監(jiān)測和電池特定數(shù)據(jù)存儲等應(yīng)用的關(guān)鍵組件。

二、產(chǎn)品特性

• 安全電路保護(hù)：具備過壓、過流/短路、欠壓保護(hù)功能，還支持 0V 電池恢復(fù)充電。過壓保護(hù)可防止電池過度充電，當(dāng)電池電壓超過設(shè)定的過壓閾值 (V{OV}) 并持續(xù)一定時間 (t{OVD}) 時，芯片會關(guān)閉外部充電 FET；欠壓保護(hù)則在電池電壓低于欠壓閾值 (V{UV}) 并持續(xù) (t{UVD}) 時間后，關(guān)閉充電和放電 FET 并進(jìn)入睡眠模式，同時提供恢復(fù)充電路徑。過流和短路保護(hù)能有效避免電池因過大電流而損壞。
• 精確測量
  • 電流測量：采用 12 位雙向測量，有內(nèi)部 25mΩ 感測電阻和外部用戶可選感測電阻兩種配置。內(nèi)部配置下，分辨率為 0.625mA，動態(tài)范圍為 ±1.9A；外部配置下，分辨率為 15.625μV，動態(tài)范圍為 ±64mV。并且能進(jìn)行電流累積，內(nèi)部配置下分辨率為 0.25mAh，外部配置下為 6.25μVhr。
  • 電壓測量：分辨率為 4.88mV，可對電池電壓進(jìn)行精確監(jiān)測。
  • 溫度測量：使用集成傳感器，分辨率為 0.125°C，能實時獲取電池溫度。
• 數(shù)據(jù)存儲：擁有 40 字節(jié)的可鎖定 EEPROM，可保存重要的電池數(shù)據(jù)，不受電池嚴(yán)重耗盡、意外短路或 ESD 事件影響。還可選擇唯一的 64 位 ID 選項。
• 低功耗設(shè)計：工作模式下典型電流為 60μA，最大 90μA；睡眠模式下典型電流為 1μA，最大 2μA。

三、電氣特性

3.1 絕對最大額定值

DS2764 在不同引腳和工作環(huán)境下有明確的絕對最大額定值。例如，PLS 和 CC 引腳相對于 (V{SS}) 的電壓范圍是 -0.3V 到 +18V，其他引腳相對于 (V{SS}) 的電壓范圍是 -0.3V 到 +6V；連續(xù)內(nèi)部感測電阻電流為 ±2.5A，脈沖內(nèi)部感測電阻電流在小于 100μs/s 且小于 1000 個脈沖的情況下為 ±50A；工作溫度范圍為 -40°C 到 +85°C，存儲溫度范圍為 -55°C 到 +125°C。

3.2 推薦直流工作條件

推薦的 (V_{DD}) 電壓范圍是 2.5V 到 5.5V，工作溫度范圍為 -20°C 到 +70°C。在這個范圍內(nèi)，芯片能穩(wěn)定工作，各項性能指標(biāo)也能得到保證。

3.3 直流電氣特性

在推薦工作條件下，芯片的各項直流電氣特性表現(xiàn)良好。例如，工作電流典型值為 60μA，睡眠電流典型值為 1μA；輸入邏輯高電平和低電平也有相應(yīng)的規(guī)范要求。

四、引腳說明

工程師在進(jìn)行電路設(shè)計時，需要根據(jù)引腳的功能合理連接和使用，以確保芯片正常工作。

五、工作模式

5.1 電源模式

芯片有活動和睡眠兩種電源模式。在活動模式下，芯片持續(xù)測量電流、電壓和溫度，為主機(jī)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，并支持電流累積和鋰安全監(jiān)測。當(dāng)滿足特定條件時，芯片會進(jìn)入睡眠模式，如狀態(tài)寄存器中的 PMOD 位設(shè)置為 1 且 SCL 和 SDA 均為低電平超過 2.1s，或 (V{IN}) 電壓低于欠壓閾值 (V{UV}) 持續(xù) (t{UVD}) 時間。而當(dāng) PMOD 位為 1 且 SDA 或 SCL 線拉高、PS 引腳拉低或 PLS 引腳電壓大于 (V{DD}) 時，芯片會返回活動模式。

5.2 鋰保護(hù)電路

六、測量功能

6.1 電流測量

芯片在活動模式下通過測量感測電阻上的電壓降來持續(xù)監(jiān)測電池的充放電電流。有內(nèi)部 25mΩ 感測電阻和外部用戶可選感測電阻兩種配置。電流測量采用 12 位有符號分辨率，每 88ms 以 128 次讀數(shù)的平均值更新電流寄存器。內(nèi)部配置下以安培為單位，分辨率 0.625mA；外部配置下以電壓為單位，分辨率 15.625μV。

6.2 電流累積

電流累積器用于跟蹤電池的凈電流流入和流出，以方便估計電池的剩余容量。內(nèi)部感測電阻配置下以安時為單位，分辨率 0.25mAh；外部感測電阻配置下以伏時為單位，分辨率 6.25μVhr。電流累積器是一個可讀寫寄存器，主機(jī)系統(tǒng)可根據(jù)需要進(jìn)行修改。

6.3 電壓測量

芯片持續(xù)測量 (V{IN}) 和 (V{SS}) 引腳之間的電壓，范圍為 0 到 4.75V，每 3.4ms 以 4.88mV 的分辨率更新電壓寄存器。

6.4 溫度測量

使用集成溫度傳感器，每 220ms 以 0.125°C 的分辨率測量電池溫度，并將結(jié)果存儲在溫度寄存器中。

七、內(nèi)存管理

DS2764 擁有 256 字節(jié)的線性地址空間，不同的內(nèi)存區(qū)域有不同的功能。儀器、狀態(tài)和控制寄存器映射在低 32 字節(jié)，可鎖定 EEPROM 塊和唯一的 ROM ID 占據(jù)其余部分。EEPROM 內(nèi)存由 RAM 進(jìn)行影子復(fù)制，以消除寫入和驗證數(shù)據(jù)的編程延遲。寫入和讀取 EEPROM 地址時，實際操作的是影子 RAM，通過復(fù)制和召回數(shù)據(jù)命令可在 EEPROM 和影子 RAM 之間傳輸數(shù)據(jù)。

八、2 - 線總線系統(tǒng)

DS2764 通過 2 - 線總線系統(tǒng)與主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信，支持單從機(jī)或多從機(jī)、單主機(jī)或多主機(jī)系統(tǒng)。最多可通過設(shè)置 7 位從機(jī)地址使 128 個從機(jī)設(shè)備共享總線。通信速率最高可達(dá) 100kHz，遵循特定的通信協(xié)議，包括位傳輸、總線空閑、起始和停止條件、確認(rèn)位等規(guī)則。不同的命令協(xié)議有不同的交易格式，如寫數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)和功能命令協(xié)議等。

九、應(yīng)用領(lǐng)域

DS2764 適用于多種對鋰電池管理有需求的設(shè)備，如 PDA、手機(jī)/智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等。在這些設(shè)備中，它能夠精確監(jiān)測電池的狀態(tài)，保護(hù)電池安全，延長電池使用壽命，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。各位工程師在設(shè)計這些設(shè)備的電池管理電路時，不妨考慮一下這款性能出色的芯片。

DS2764 以其高精度的測量能力、完善的安全保護(hù)功能和低功耗設(shè)計，成為鋰電池管理領(lǐng)域的一款優(yōu)秀芯片。電子工程師們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理運(yùn)用這款芯片，設(shè)計出更加高效和可靠的電池管理系統(tǒng)。