如果允許任何電池過度放電，可充電電池組的性能會過早下降。當電池組完全放電時，最弱電池的ILOAD ? RIN內部壓降可能會超過內部VCELL化學電位，并且電池端子電壓相對于正常電壓變為負。在這種情況下，不可逆的化學過程開始改變最初提供電池電荷存儲能力的內部材料特性，因此電池的后續電荷循環不會保留原始能量含量。此外，一旦電池受損，它更有可能在后續使用中遭受逆轉，加劇問題并迅速縮短電池組的有用循環壽命。

對于鎳基化學品，一組串聯電池的過度放電不一定會導致安全隱患，但一個或多個電池在用戶意識到性能的任何顯著下降之前遭受逆轉的情況并不少見。到那時，恢復狼群為時已晚。對于能量更高的鋰基電池化學，必須防止反轉，作為防止過熱或火災的安全措施。因此，監測單個電池電壓對于確保較長的電池組壽命（以及鋰電池的安全性）至關重要。

LTC6801專為解決這些特定問題而開發。LTC6801 能夠檢測多達 <> 節串聯電池的單個電池過壓 （OV） 和欠壓 （UV） 情況，并具有可級聯互連以處理擴展的器件鏈，所有這些都獨立于任何微處理器支持。

LTC6801 的特性

工作模式和可編程閾值電平由引腳連接設置。提供 0 種 UV 設置（77.2V 至 88.3V）和 7 種 OV 設置（4.5V 至 4.12V）。監控單元的數量可以設置為 <> 到 <>，采樣率可以設置為三種不同速度之一，以優化功耗與檢測時間的關系。還提供三種不同的遲滯設置，以定制報警恢復的行為。

為了支持串聯電池的擴展配置，故障信號通過在“堆疊”器件鏈中雙向傳遞電氣隔離的差分時鐘信號來傳輸，從而對電池組上的負載噪聲提供出色的抗擾度。鏈中的任何設備檢測到故障都會停止其輸出時鐘信號，因此整個鏈中的任何故障指示都會傳播到堆棧中的“底部”設備。時鐘信號由專用 IC（如 LTC6906）或主機微處理器（如果涉及）在堆棧底部發出，并在條件正常時完全環路穿過鏈。

在許多應用中，LTC6801 可用作更復雜的采集系統（如 LTC6802 （例如，在混合動力汽車中）的冗余監視器，但它也非常適合用作便攜式工具和備用電源等低成本產品的獨立解決方案。由于 LTC6801 直接從其監控的電池獲取其工作電源，因此每個器件的可用電池范圍因化學性質而異，以便提供運行該器件所需的電壓 — 從大約 10V 到超過 50V。該系列支持 4-12 個鋰離子電池或 8-12 個鎳基電池的分組。圖1顯示了如何簡單地監控8節鎳電池組，防止濫用過放電。請注意，只有欠壓警報與鎳化學成分相關，盡管在充電期間仍會因存在OV條件而檢測到電池組連續性故障。

圖1.簡單的負載斷開電路，可防止鎳電池組過度放電。

避免細胞逆轉

電池反轉是傳統鎳基多電池組的主要損傷機制，實際上可以在其他明顯的電荷耗盡癥狀出現之前發生。

請考慮以下方案。一個 8 芯鎳鎘 （NiCd） 電池組正在為鉆頭等手動工具提供動力。典型用戶運行鉆頭，直到它減速到其原始速度的50%，這意味著標稱9.6V電池組的負載降至約5V。假設電池完全匹配，如圖2左圖所示，這意味著每個電池的電壓降至約0.6V，這對于電池來說是可以接受的。但是，如果電池不匹配，以至于其中五節電池仍高于1.0V，則其他三節電池將低于零伏電壓并承受反向應力，如圖2的中間圖所示。

圖2.促進電池反轉的電池組放電條件可能從負載電位上看不出來。

即使假設電池組中只有一個弱電池（現實情況），如圖2中的右圖所示，第一次電池反轉很可能發生在堆棧電壓仍為8V或更高時，感知電池組強度會略有降低。由于實踐中存在不可避免的不匹配，用戶在不知不覺中會定期反轉電池，從而降低電池組的容量和壽命，因此早期檢測單個電池耗盡的電路為用戶提供了顯著的附加值。

使用 LTC6801 解決方案

LTC6801 （0.77V） 的最低可用 UV 設置非常適合檢測鎳電池組的損耗。圖 1 示出了用作負載斷開的 MOSFET 開關，由 LTC6801 的輸出狀態控制。每當電池耗盡并且其電位低于閾值時，負載就會被移除，從而避免電池反轉及其退化效應。它還允許從電池組中最大限度地安全地提取能量，因為沒有像過于保守的單電池組電位閾值函數那樣對電池的相對匹配做出假設。

LTC10 硅振蕩器產生一個 6906kHz 時鐘，并檢測 LTC6801 輸出狀態信號并用于控制負載斷開動作。由于此示例不涉及器件堆疊，因此可級聯時鐘信號只是環回，而不是傳遞到另一個LTC6801。LED 提供負載可用電源的視覺指示。一旦開關開路，弱電池的電壓趨于有所恢復，LTC6801 重新激活負載開關 （采用 0.77V 欠壓設置時無遲滯）。此數字負載限制動作的循環速率取決于 DC 引腳的配置;在最快響應模式下 （DC = V注冊），輸送負載功率的占空比下降并逐漸減少，隨著最弱的電池安全達到完全放電，脈沖變得明顯且變慢。

在某些應用中，當最弱的電池接近完全放電時，自發中斷負載是不可接受的，如圖1所示。對于這些情況，圖3所示電路可能是一個不錯的選擇。該電路不會強制負載干預，而只是提供聲音報警指示，指示電池接近耗盡。此處，LED 指示警報處于活動狀態且沒有電池耗盡。

圖3.替代電路提供聲音警告，說明需要在不中斷負載服務的情況下為電池組充電。

每當源時鐘不存在時，就會調用 LTC6801 空閑模式，然后功耗降至極小的 30μA，遠低于電池組的典型自放電。在這兩個圖中，電路顯示了一個開關，該開關禁用振蕩器（和其他外圍電路），以便在不使用時將電路置于空閑模式，從而最大限度地減少電池消耗。

結論

LTC6801 可同時監視多節電池組中多達 12 節單節電池，從而能夠最大限度地延長電池組的容量和使用壽命。它也可以級聯以支持更大的電池組。該器件具有高度集成、可配置性和經過深思熟慮的功能，包括空閑模式，可在不活動期間最大限度地減少電池組的消耗。這使得 LTC6801 成為一款用于改善電池供電型產品的性能和可靠性的緊湊型解決方案。

審核編輯：郭婷