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摘要：DS2786K是專門設計以簡化獨立式、基于開路電壓(OCV)的電量計DS2786的評估。DS2786K數據資料中提供了硬件連接以及在PC上安裝軟件的相關說明。本應用筆記給出了DS2786K中術語的詳細說明，并給出了使用DS2786獨立式基于OCV電量計的入門步驟。
DS2786在出廠前已經預先裝載了一組“理想” OCV/剩余電量曲線以及標準默認參數。該“理想”曲線是根據不同廠家不同容量的電池組特性產生的。該曲線給除了非常理想的開路電壓特性，可以滿足大多數的應用。本應用筆記假設典型應用采用默認的參數。
地址60h–7Fh存儲所需的數據，包括鋰電池的OCV曲線、電池容量、開路電壓檢測門限、以及配置和電流偏移寄存器。這些數據可以在DS2786K軟件中PARAMETERS標簽中輸入(圖1)；DS2786K自動將輸入的數值轉換為實際存儲的相應的數據格式。圖1中箭頭所指的內容將在后續章節中進行說明。
圖1. DS2786K的PARAMETERS標簽示意圖。箭頭所指示的各個參數將在本應用筆記中進行說明。
左擊Recall & Read按鈕，可以確認輸入的值是否正確，左擊后器件將從EEPROM中讀取寫入的值，并按照上文描述的相應形式將相關的應用數據顯示出來。
器件中存儲的數值可以在MEMORY標簽中以16進制顯示。
用戶修改設置值以后，可以采用Save Set Up按鈕將這些值保存在一個文件中。之后，可以點擊Load Set Up按鈕，并選擇所需要的文件，將相應的值加載到文本框中。同樣，要修改DS2786存儲器中的值，仍然需要左擊Write & Copy按鈕。
例如，當發生OCV事件且DS2786確定相對容量為20%。隨后，在下次OCV測量中，電池容量變化至80%。假設學習門限被設置為50%，此時相對容量的變化量(60%)已經超過學習門限(50%)，DS2786將重新學習電池容量。 DS2786在兩次OCV測量之間對電流進行累積，并采用該累積電流估算電池的滿充容量。
這種情況下，假設DS2786在兩次OCV測量之間累積了1000mAh。因此，1000mAh是總電池容量的60%，而100%的總電池容量則為1667mAh。DS2786隨后采用學習到的電池容量估算兩次OCV事件中相對容量的變化。
如圖3所示，軟件將不斷的以DS2786中的數據更新METERS標簽中的剩余電量。只需開始對電池進行充電和放電，DS2786將為您完成其它工作，同時DS2786K將顯示相關信息。
圖3.評估板軟件實時更新DS2786K中METERS標簽內Relative Capacity區域的數據。
DS2786簡介
DS2786獨立式、基于OCV的電量計可根據空閑狀態下電池的開路電壓估算可充電Li+電池的剩余容量。器件根據存儲在IC中的查找表，通過測量開路電壓確定電池的相對容量。這一功能可以在電池組接入后迅速獲得精確的電池組容量信息。計算相對容量所需的電池組特性和應用參數都保存在片上EEPROM中。設置電量計參數
根據DS2786K的數據資料，安裝完DS2786K軟件并與DS2786建立通信后，要做的第一步工作就是將應用參數數據裝載入DS2786中。DS2786在出廠前已經預先裝載了一組“理想” OCV/剩余電量曲線以及標準默認參數。該“理想”曲線是根據不同廠家不同容量的電池組特性產生的。該曲線給除了非常理想的開路電壓特性，可以滿足大多數的應用。本應用筆記假設典型應用采用默認的參數。
地址60h–7Fh存儲所需的數據，包括鋰電池的OCV曲線、電池容量、開路電壓檢測門限、以及配置和電流偏移寄存器。這些數據可以在DS2786K軟件中PARAMETERS標簽中輸入(圖1)；DS2786K自動將輸入的數值轉換為實際存儲的相應的數據格式。圖1中箭頭所指的內容將在后續章節中進行說明。
圖1. DS2786K的PARAMETERS標簽示意圖。箭頭所指示的各個參數將在本應用筆記中進行說明。
- 電池組數據
DS2786出廠前已經預裝了“理想”曲線，適用于典型的Li+電池(圖2)。該曲線是8段線形近似擇線，反映了相對剩余電量與電池開路電壓的關系。PARAMETERS標簽中的Cell Data給出了多個斷點，成對的給出電池剩余容量(Capacity)以及OCV (Voltage)之間的關系。所存儲的Capacity值的步長為0.5%，Voltage值步長為1.22mV。電量欄中第一個和最后一個數值分別固定為0%和100%。
如果用戶需要利用電池OCV的檢測功能，則只需在文本框里簡單的寫入新的Capacity和Voltage的斷點數據，并按照“訪問DS2786”一節的說明將這些新數據寫入DS2786。
如果電池特性未知，Dallas Semiconductor可以提供免費服務幫助提取所用電池的特征參數。通常情況下，該“理想”曲線對于絕大多數應用來說已經足夠精確了。
圖2. 典型Li+電池“理想”曲線示意圖。DS2786出廠時預先裝載了“理想”曲線，適用于不同廠商不同容量的電池，可提供精確的OCV特性，適用于絕大多數應用場合。除了提供預置的“理想”曲線，Dallas Semiconductor還可提供免費服務以幫助提取實際應用中所用的電池的特性參數。
- 配置寄存器
4位配置寄存器(SMOD, DNL, VODIS, ITEMP)的默認值存儲在地址0x7Ch的高位4位。復選框選中時相應的位設置為1，反之則為0。可參考DS2786數據資料給出了各個位的說明。
- 電流失調偏移寄存器
電流失調偏移寄存器可以用來校準靜態失調誤差，包括估算沒有流過檢測電阻的電池電流，或估算電池的自放電。用戶可以輸入正的或負的偏移值，此偏移值可用于電流的積分過程，單位為mA。該值將會影響電流寄存器，并在兩次OCV測量期間進行累積。電流失調偏置寄存器的LSB為25μV/檢測電阻阻值。用戶設置時需要以mA為單位輸入。
左擊METERS標簽中的Update Offset按鈕，使用評估板軟件校準電流失調偏移寄存器。關于該校準方法的詳細信息，請參考DS2786K數據資料。
- 電池初始容量
電池初始容量可用于估算自上次OCV測量后，電流累加所引起的相對容量的變化。例如，如果電池初始容量為1000mAh，從上次OCV測量開始算起，電流累積量為100mAh，那么相對容量的變化為10%。但是，如果電池初始容量為2000mAh，那么同樣的100mAh的電流累積量所帶來的相對容量的變化則為5%。
器件中存儲的電池初始容量的單位為78.125%/VH。用戶需要使用DS2786K輸入電池初始容量值，單位為mAh。
器件將一直采用電池初始容量的值，直到器件對電池容量進行重新學習。重新學習電池的容量后，器件便采用該值估算累積電流對于相對容量的影響。
- 屏蔽/OCV門限
該寄存器有兩個作用：設置電流屏蔽和OCV檢測門限。低于屏蔽/OCV門限的電流讀數不會被累積，且也不會影響剩余電量。此外，當器件檢測電流讀數低于屏蔽/OCV門限時，DS2786將開始檢測OCV狀態。如果電流值在門限之上，器件將不會檢測OCV狀態。
應正確選取門限值以保證當電路處于待機模式下能夠檢測到OCV狀態。例如，實際應用中待機模式下將消耗5mA的電流，那么屏蔽/OCV門限應該設置在7.5mA，以保證在待機模式能夠檢測到OCV狀態。
屏蔽/OCV門限寄存器的存儲單位是25μV/檢測電阻。用戶輸入值的單位為mA。
- OCV dV/dt門限
地址0x7Ch的低4位用于設置OCV dV/dt門限。該值用于確定是否有OCV事件發生。要保證能檢測到OCV事件發生，電流必須小于屏蔽/OCV門限，并且在15分鐘時間內電壓的變化率小于OCV dV/dt門限。
OCV dV/dt門限設置的范圍1.22mV到18.30mV，LSB為1.22mV。
- I2C地址
器件的I2C地址可以在0x60h到0x6Eh之間的偶地址變化。存儲器地址0x7Dh的高4位用于設定I2C地址。
表1給出I2C的地址格式，高三位固定為‘011’。地址0x7Dh的第7–4位即為I2C地址的第4–1位。位0是I2C地址的讀/寫位。寄存器值為0x00h表示I2C地址為0x60h而0xF0h表示的I2C的地址為0x6Eh。
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(I2C Address)文本框中輸入所希望的地址，軟件會將其轉換為正確的格式。
當I2C地址改變時，與評估板軟件的通信將立即斷開。隨后，軟件將重新定位新地址，無需任何用戶干預。
- 學習門限
用戶可以通過設置學習門限設定DS2786何時學習電池電量。每次發生OCV測量時，相對容量寄存器(計量表中)都會根據容量/電壓斷點進行更新。新的相對容量值與上次的OCV測量時所計算的相對容量進行比較。上次OCV相對容量存儲在地址為0x18h存儲器中。如果從上次OCV相對容量測量時相對容量的變化超過學習門限時，DS2786將會根據兩次OCV測量之間電流的累積量重新學習電池的容量。
- 用戶EEPROM
此單字節EEPROM可以由用戶作任何用途使用。
訪問DS2786
當用戶完成對數據1—9的修改后，應該將相應的數據保存到DS2786中。通過Write & Copy按鈕將輸入到文本框中的數據轉換成存儲在DS2786中的相應的數據形式。隨后將這些數值寫到映射RAM中，并拷貝到EEPROM中。將數據寫入EEPROM時，應將DS2786K評估板上的VPROG引腳連接到15V電源。DS2786K軟件會適時提醒用戶接入和拔掉編程電源。左擊Recall & Read按鈕，可以確認輸入的值是否正確，左擊后器件將從EEPROM中讀取寫入的值，并按照上文描述的相應形式將相關的應用數據顯示出來。
器件中存儲的數值可以在MEMORY標簽中以16進制顯示。
保存和加載設置參數
在PARAMETERS標簽的底部有三個按鈕，這些按鈕可以用于保存或裝載設置參數。Load Default Set Up按鈕將默認數據裝載到標簽中的顯示框?？梢詫@些數據進行編輯以適應特定應用，或可以保留以實現快速評估。Load Default Set Up按鈕僅改變屏幕上的顯示值。要修改DS2786存儲器中的值，應左擊Write & Copy按鈕，并保證DS2786K評估板的VPROG端口接有15V的編程電源。用戶修改設置值以后，可以采用Save Set Up按鈕將這些值保存在一個文件中。之后，可以點擊Load Set Up按鈕，并選擇所需要的文件，將相應的值加載到文本框中。同樣，要修改DS2786存儲器中的值，仍然需要左擊Write & Copy按鈕。
估算剩余電量
將參數正確設置并寫入DS2786的EEPROM后，用戶便可采用DS2786測量開路電壓并自動估算剩余電量。一旦器件與電池相連，DS2786便開始測量電池的開路電壓。當電流小于屏蔽/OCV門限且電壓斜率處低于OCV dV/dt門限超過15分鐘，DS2786將再次啟動OCV測量。啟動軟件并獲取容量信息
DS2786對流入或流出電池的電流進行測量和累積，并相應的更新相對容量。器件根據電流累積的量，采用電池初始容量確定相對容量的變化。器件工作過程中，如果兩次OCV測量期間，相對容量的變化超過學習門限，器件將重新學習電池的真實容量。例如，當發生OCV事件且DS2786確定相對容量為20%。隨后，在下次OCV測量中，電池容量變化至80%。假設學習門限被設置為50%，此時相對容量的變化量(60%)已經超過學習門限(50%)，DS2786將重新學習電池容量。 DS2786在兩次OCV測量之間對電流進行累積，并采用該累積電流估算電池的滿充容量。
這種情況下，假設DS2786在兩次OCV測量之間累積了1000mAh。因此，1000mAh是總電池容量的60%，而100%的總電池容量則為1667mAh。DS2786隨后采用學習到的電池容量估算兩次OCV事件中相對容量的變化。
如圖3所示，軟件將不斷的以DS2786中的數據更新METERS標簽中的剩余電量。只需開始對電池進行充電和放電，DS2786將為您完成其它工作，同時DS2786K將顯示相關信息。
圖3.評估板軟件實時更新DS2786K中METERS標簽內Relative Capacity區域的數據。
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