DS278x電量計電流失調(diào)寄存器(COB)的校準

摘要：DS278x系列獨立式電量計為可充電鋰離子電池或鋰聚合物電池提供了精確估算剩余電量的方法。該系列電量計內(nèi)置電流失調(diào)(COB)寄存器，設計人員可以利用它來消除IC電流ADC所引入的固有偏移。然而，若寄存器校準不當，將降低電流測量的精度，尤其是在低電流時。本應用筆記給出了正確校準完全安裝于電池包內(nèi)的DS278x的步驟，從而確定應該寫入COB寄存器的正確值。

引言

DS278x系列獨立式電量計包括DS2781、DS2784和DS2788—提供了一個準確估計可充電鋰離子電池或鋰聚合物電池剩余電量的方法。電量計的精度由存儲在EEPROM中的電池特性和應用參數(shù)，以及電流讀數(shù)的精度決定。

每款器件包含一個電流失調(diào)(COB)寄存器，設計人員可利用它來消除器件電流ADC所引入的固有偏移。但是如果器件校準不當，將無法體現(xiàn)高精度電量計的優(yōu)勢。本應用筆記提供了一個正確校準DS278x COB寄存器的實例。

說明

DS278x系列器件的電流ADC非常靈敏?？梢詼y得檢流電阻兩端僅1.5625μV的壓降。要得到這樣的精度，只有在電池組安裝后對電流測量結(jié)果進行校準才能實現(xiàn)。COB是加在DS278x器件測量值上的失調(diào)值，會在累積電流寄存器(ACR)中進行累加，如式1所示。

報告電流(mA) = 測量電流(mA) + 電流失調(diào)(mA)(式1)

圖1為COB寄存器格式。COB是一個8位2進制補碼，存儲在參數(shù)EEPROM存儲區(qū)的一個字節(jié)中。COB寄存器的值可在-199.68μV至+198.12μV間調(diào)節(jié)，步長為1.5625μV。


圖1. 計算出的COB值應按照以上COB寄存器的格式寫入地址7Bh

精確的電流測量時如果無需失調(diào)校準，則器件的COB值應為0 。通常情況下，DS278x系列器件出廠時的COB值為0。

在實際應用的整個溫度和電壓范圍內(nèi)，器件的電流失調(diào)會略有不同。因此，建議在實際應用的平均溫度和電壓時對失調(diào)進行校準。例如，大多數(shù)情況下，手機或PDA工作在+25°C和3.8V，即室溫和電池電壓中間值。下文的實例給出了在線校準DS278x的步驟。

1. 初始化失調(diào)寄存器
   建議首先將COB寄存器寫為0x00h。用戶可以在不影響校準精度的前提下選擇不同的失調(diào)值作為起點。確定新的失調(diào)值時需要記錄起始失調(diào)值。在此例中，假定以0x00h為起始點。
   
   

   寫0x00h至COB寄存器

   1字節(jié)

   
   
2. 無電流時的校準
   在大多數(shù)情況下，關閉保護FET將切斷流入或流出電池組的電流。不過，有些接在電池組兩端的電源或負載會有少許漏電流，將影響失調(diào)校準的精度?？尚式迂撦d和不接負載兩種情況下的失調(diào)來檢測漏電流。如果兩次測試計算出的失調(diào)值不同，則在校準之前需要將負載移開或通過一個繼電器開關斷開。
   
   
3. 讀電流寄存器
   器件以18.6kHz的頻率采樣流過檢流電阻的電流，并在每個轉(zhuǎn)換周期(每隔3.52秒)結(jié)束后更新電流寄存器。因此，讀電流寄存器之前建議至少等待7.04秒，以確保在FET斷開和負載移除之前轉(zhuǎn)換周期內(nèi)不發(fā)生電流采樣。
   
   

   等待7.04秒	等待電流轉(zhuǎn)換
   讀電流寄存器	2字節(jié)

   
   
4. 確定新的COB值
   COB值疊加到測得的電流值(如公式1所示)；因此，電流寄存器的負值應寫入COB寄存器以消除失調(diào)。電流寄存器及COB寄存器具有相同的LSB (1.5625μV)，因此，可以很方便的確認新值。
   
   例如，如果讀取的電流寄存器值為+4.6875μV (+3 LSB)，則只需將-4.6875μV (-3 LSB)寫入COB寄存器。
   
   
5. 寫入并復制COB值
   步驟4中確定的值應以2進制補碼格式寫入COB寄存器(地址0x7Bh)并復制到EEPROM中。本例中的COB值為-3 LSb，所以2進制補碼為0xFDh。
   
   

   寫新值至COB寄存器	1字節(jié)
   在區(qū)域1執(zhí)行EEPROM復制	?

   
   
6. 驗證精度
   當COB寄存器中的值更新后，重復執(zhí)行步驟2、3來驗證校準精度。

結(jié)束語

電池包完成組裝后，用戶可以通過編程COB寄存器的值以改善電流測量精度。電流失調(diào)校準能使DS278x系列獨立式電量計的測量結(jié)果盡可能精確。DS278x器件還包含一個電流增益寄存器(RSGAIN)，用來改善電流讀數(shù)精度，具體描述見應用筆記4114，"DS278x系列電量計中的RSGAIN校準"。標定RSGAIN之前，校準電流寄存器COB是很重要的。