DS2786概述
DS2786基于OCV的獨(dú)立電量計(jì),根據(jù)弛豫期后開路狀態(tài)下的電池電壓估算可充電Li+電池的可用容量。開路電壓用于根據(jù)存儲(chǔ)在IC中的查找表確定相對(duì)電池容量。此功能可在插入電池組后立即提供準(zhǔn)確的容量信息。用于計(jì)算相對(duì)容量的單元特性和應(yīng)用參數(shù)存儲(chǔ)在片上EEPROM中。
設(shè)置電量計(jì)參數(shù)
安裝DS2786K軟件并與DS2786通信后,如DS2786K數(shù)據(jù)資料所述,啟動(dòng)獨(dú)立電量計(jì)的第一步是將特定應(yīng)用數(shù)據(jù)加載到DS2786中。
DS2786預(yù)裝了“最佳擬合”O(jiān)CV/剩余容量曲線和標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)參數(shù)?!白罴褦M合”曲線是通過表征來自不同制造商的各種尺寸的細(xì)胞而創(chuàng)建的。該曲線提供了非常好的開路電壓曲線,適合大多數(shù)應(yīng)用。出于本應(yīng)用筆記的目的,我們將假設(shè)一個(gè)使用默認(rèn)參數(shù)的典型應(yīng)用。
所需數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在地址60h–7Fh中,包括Li+電池的OCV曲線,以及與電池容量相關(guān)的值,檢測(cè)開路電壓的閾值以及配置和電流偏移偏置寄存器。這些數(shù)據(jù)可以在DS2786K的“參數(shù)”選項(xiàng)卡上輸入(圖1);DS2786K自動(dòng)將輸入的值轉(zhuǎn)換為實(shí)際存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的適當(dāng)值。圖 1 中的箭頭指向以下各節(jié)中介紹的各種標(biāo)簽。
圖1.說明DS2786K的參數(shù)選項(xiàng)卡。箭頭指向本應(yīng)用筆記中描述的各種參數(shù)。
電池數(shù)據(jù)
DS2786預(yù)加載了典型Li+電池的“最佳擬合”曲線(圖2)。該曲線是剩余相對(duì)容量與電池開路電壓的 8 段分段線性近似值。電池?cái)?shù)據(jù)在“參數(shù)”選項(xiàng)卡上顯示為斷點(diǎn),由剩余電池容量(容量)和OCV(電壓)對(duì)組成。容量點(diǎn)以0.5%步長存儲(chǔ),電壓點(diǎn)以1.22mV步長存儲(chǔ)?!叭萘俊绷械牡谝粋€(gè)和最后一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)固定為 0% 和 100%。
如果用戶希望對(duì)所使用的電池使用OCV配置文件,只需在文本框中輸入新的容量和電壓斷點(diǎn),然后將新值寫入DS2786,如下文“訪問DS2786”一節(jié)所述。
如果所用電池的具體OCV曲線未知,達(dá)拉斯半導(dǎo)體提供免費(fèi)服務(wù)來表征將在應(yīng)用中使用的電池。但是,對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來說,“最佳擬合”曲線足夠精確。
圖2.說明典型Li+電池的“最佳擬合”曲線。DS2786預(yù)裝了來自不同制造商的各種尺寸電池的“最佳擬合”曲線,提供精確的OCV曲線,適合大多數(shù)應(yīng)用。除了這些預(yù)加載的“最佳擬合”曲線外,達(dá)拉斯半導(dǎo)體還為將用于應(yīng)用的電池提供免費(fèi)的細(xì)胞表征服務(wù)。
配置寄存器
配置寄存器的 4 位(SMOD、DNL、VODIS 和 ITEMP)的默認(rèn)值存儲(chǔ)在地址 4x0Ch 的前 7 位中。復(fù)選框指示寄存器的該位的值為 1。未選中的框表示值為 0。有關(guān)每個(gè)位的說明,請(qǐng)參見DS2786數(shù)據(jù)資料。
電流失調(diào)偏置寄存器 電流失調(diào)偏置寄存器
可用于校正靜態(tài)失調(diào)誤差、估計(jì)不流過檢測(cè)電阻的電池電流或估計(jì)電池自放電。用戶可以輸入正偏置或負(fù)偏置(以mA表示),以包含在電流累積過程中。該值將影響當(dāng)前寄存器,并將在 OCV 事件之間累積。電流失調(diào)偏置寄存器存儲(chǔ)在器件上,LSB為25μV/檢測(cè)電阻。用戶應(yīng)以 mA 為單位輸入值。
要使用評(píng)估套件軟件自動(dòng)校準(zhǔn)電流失調(diào)偏置寄存器,請(qǐng)左鍵單擊METER選項(xiàng)卡上的“更新失調(diào)”按鈕。有關(guān)該校準(zhǔn)方法的詳細(xì)說明,請(qǐng)參見DS2786K數(shù)據(jù)資料。
初始電池容量 初始電池容量
用于根據(jù)自上次 OCV 測(cè)量以來累積的電流估計(jì)相對(duì)容量的變化。例如,如果初始電池容量為1000mAh,并且自上次OCV測(cè)量以來已累積100mAh,則相對(duì)容量將變化10%。但是,如果初始電池容量為2000mAh,則相同的100mAh累積電流僅使相對(duì)容量改變5%。
初始單元容量以 78.125%/VH 為單位存儲(chǔ)在設(shè)備上。用戶應(yīng)使用DS2786K輸入初始電池容量值(以mAh為單位)。
初始電池容量由設(shè)備使用,直到設(shè)備有機(jī)會(huì)了解電池容量。一旦器件了解了新的電池容量,它就會(huì)使用該值來估計(jì)累積電流對(duì)相對(duì)容量的影響。
消隱/OCV 閾值 該寄存器具有雙重用途:它設(shè)置一個(gè)用于電流消隱和 OCV 檢測(cè)的閾值
。小于消隱/OCV 閾值的電流讀數(shù)不會(huì)累積,不會(huì)影響剩余容量。此外,當(dāng)器件檢測(cè)到電流讀數(shù)低于消隱/OCV門限時(shí),DS2786開始尋找OCV條件。如果電流高于閾值,則器件將無法檢測(cè)到 OCV 條件。
應(yīng)選擇閾值,以便在應(yīng)用程序處于待機(jī)模式時(shí)可以檢測(cè)到 OCV 事件。例如,如果應(yīng)用在待機(jī)模式下消耗 5mA 電流,則消隱/OCV 閾值應(yīng)設(shè)置為 7.5mA,以確保在待機(jī)模式下可以檢測(cè)到 OCV 事件。
消隱/OCV 門限寄存器以 25μV/檢測(cè)電阻存儲(chǔ)。用戶應(yīng)以 mA 為單位輸入值。
OCV dV/dt 閾值 地址 4x0Ch 的較低 7 位用于指定 OCV dV/dt 閾值
。此值用于確定是否發(fā)生了 OCV 條件。為了進(jìn)行 OCV 測(cè)量,電流必須小于消隱/OCV 閾值,并且電壓變化必須在 15 分鐘內(nèi)小于 OCV dV/dt 閾值。
OCV dV/dt 閾值可在 1.22mV 至 18.30mV 范圍內(nèi)設(shè)置,并以 1.22mV 的 LSB 存儲(chǔ)。
I2C 地址 設(shè)備的 I2C 地址可以從 0x60h 和 0x6Eh 之間的任何偶數(shù)地址
更改。存儲(chǔ)器地址4x0Dh的前7位用于指定I2C地址。
表1顯示,I2C地址的格式為地址的前3位固定為“011”。存儲(chǔ)器位置 7x4Dh 的第 0–7 位占用 I2C 地址的第 4–1 位。位0是I2C地址的讀/寫位。寄存器中的值 0x00h 提供 0x60h 的 I2C 地址,值 0xF0h 提供 0x6Eh 的 I2C 地址。
表 1.I2C地址格式
Bit 7 | Bit 6 | Bit 5 | Bit 4 | Bit 3 | Bit 2 | Bit 1 | Bit 0 |
0 | 1 | 1 | Bit 7 of 0x7Dh | Bit 6 of 0x7Dh | Bit 5 of 0x7Dh | Bit 4 of 0x7Dh | R/W bit |
在I2C地址文本框中輸入所需的地址,軟件會(huì)將其轉(zhuǎn)換為正確的格式。
當(dāng)I2C地址發(fā)生變化時(shí),與評(píng)估板軟件的通信可能會(huì)暫時(shí)丟失。但是,該軟件將嘗試查找新地址,因此用戶無需執(zhí)行任何操作。
學(xué)習(xí)門限 用戶可以通過設(shè)置學(xué)習(xí)門限
來指定DS2786何時(shí)學(xué)習(xí)電池的容量。每次發(fā)生 OCV 事件時(shí),相對(duì)容量寄存器(在“儀表”選項(xiàng)卡上)都會(huì)從容量/電壓斷點(diǎn)更新。新的相對(duì)容量值與根據(jù) OCV 事件計(jì)算的最后一個(gè)相對(duì)容量值進(jìn)行比較。最后一個(gè) OCV 相對(duì)容量值存儲(chǔ)在內(nèi)存地址 0x18h 中。如果自上次OCV相對(duì)容量測(cè)量以來,相對(duì)容量的變化超過了學(xué)習(xí)門限,則DS2786根據(jù)OCV事件之間累積的電流量來學(xué)習(xí)電池的容量。
用戶 EEPROM
這是 EEPROM 的單字節(jié),可由用戶用于任何目的。
訪問DS2786
用戶按照數(shù)字1-9中的說明修改了這些值后,需要將這些值存儲(chǔ)到DS2786中。寫入和復(fù)制按鈕獲取在文本框中輸入的值,并將其轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)在DS2786中的正確單位。然后,它將這些值寫入影子RAM,并將這些值復(fù)制到EEPROM。必須將15V編程電壓連接到DS2786K板的VPROG端子,以便將值存儲(chǔ)在EEPROM中。DS2786K軟件會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間提示用戶連接和斷開編程電壓。
用戶應(yīng)通過左鍵單擊“調(diào)用和讀取”按鈕來驗(yàn)證是否將正確的值寫入設(shè)備,該按鈕會(huì)從EEPROM調(diào)用和讀取數(shù)據(jù),并根據(jù)上述應(yīng)用單元顯示結(jié)果。
存儲(chǔ)在設(shè)備中的實(shí)際值可以在“內(nèi)存”選項(xiàng)卡上作為十六進(jìn)制值查看。
保存和加載參數(shù)設(shè)置
“參數(shù)”選項(xiàng)卡底部有三個(gè)按鈕,用于保存和加載參數(shù)設(shè)置?!凹虞d默認(rèn)設(shè)置”按鈕將默認(rèn)數(shù)據(jù)加載到選項(xiàng)卡上的所有文本框中。可以修改此數(shù)據(jù)以適應(yīng)特定應(yīng)用,也可以“保持原樣”以便快速評(píng)估。使用“加載默認(rèn)設(shè)置”按鈕只會(huì)更改屏幕上的值。要修改DS2786的存儲(chǔ)器,請(qǐng)左鍵單擊“寫入和復(fù)制”按鈕,將15V編程電壓連接到DS2786K評(píng)估板的VPROG端子。
如果用戶修改了設(shè)置值,則可以使用“存儲(chǔ)設(shè)置”按鈕將這些值存儲(chǔ)到文件中。稍后可以使用“加載設(shè)置”按鈕并選擇所需的文件將這些值加載到文本框中。同樣,為了修改DS2786的存儲(chǔ)器,必須左鍵單擊“寫入和復(fù)制”按鈕。
估計(jì)剩余容量
一旦參數(shù)設(shè)置正確并寫入DS2786的EEPROM,用戶應(yīng)讓DS2786測(cè)量開路電壓并自動(dòng)估算剩余容量。DS2786測(cè)量器件最初連接到電池時(shí)的開路電壓。當(dāng)電流小于消隱/OCV 閾值且電壓保持在 OCV dV/dt 閾值內(nèi) 15 分鐘時(shí),將進(jìn)行額外的 OCV 測(cè)量。
啟動(dòng)應(yīng)用程序并學(xué)習(xí)容量
DS2786測(cè)量并累積流入或流出電池的電流,并相應(yīng)地更新相對(duì)容量。該器件使用初始電池容量根據(jù)累積的電流確定相對(duì)容量的變化。使用設(shè)備時(shí),當(dāng)相對(duì)容量變化超過OCV讀數(shù)之間的學(xué)習(xí)閾值時(shí),它將有機(jī)會(huì)了解電池的實(shí)際容量。
例如,假設(shè)發(fā)生OCV事件,DS2786確定相對(duì)容量為20%。然后將電池充電至80%,此時(shí)發(fā)生另一起OCV事件。如果學(xué)習(xí)門限設(shè)置為50%,則相對(duì)容量(60%)的變化大于學(xué)習(xí)門限(50%),因此DS2786學(xué)習(xí)單元的容量。DS2786在OCV事件之間累積電流,并利用累積電流估算電池的全部容量。
在這種情況下,假設(shè)DS2786在OCV測(cè)量之間累積1000mAh。然后,它確定1000mAh是電池總?cè)萘康?0%,100%的電池容量是1667mAh。然后,DS2786利用獲知的電池容量來估計(jì)OCV事件之間的相對(duì)容量變化。
軟件使用DS2786的數(shù)據(jù)不斷更新METER選項(xiàng)卡上的剩余容量,如圖3所示。只需繼續(xù)對(duì)電池充電和放電;剩下的工作由DS2786完成,DS2786K顯示信息。
圖3.評(píng)估軟件不斷更新DS2786K“儀表”選項(xiàng)卡上的相對(duì)容量字段。
總結(jié)
DS2786K的入門非常簡單。只需使用默認(rèn)或自定義數(shù)據(jù)設(shè)置電量計(jì)參數(shù),然后對(duì)Li+電池進(jìn)行充電和放電。剩下的工作由DS2786完成。
審核編輯:郭婷
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