NV SRAM模塊中的電池監(jiān)控

作為本文的先決條件，建議回顧應(yīng)用筆記505“鋰紐扣電池：預(yù)測應(yīng)用壽命”，以更好地了解鋰紐扣電池的一般行為。

Maxim提供各種采用紐扣鋰電池的產(chǎn)品。在某些應(yīng)用中，需要能夠監(jiān)控電池狀態(tài)，以防止在電池接近其使用壽命時意外丟失數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視是DS1330、DS1345和DS1350 NV SRAM PowerCap模塊不可或缺的功能。

此電池監(jiān)控功能還可用于我們的內(nèi)存產(chǎn)品參數(shù)搜索中的排序。

哪些應(yīng)用可能需要電池監(jiān)控？

在需要很長使用壽命的現(xiàn)場安裝中，或者環(huán)境可能會給備用電池系統(tǒng)的整體可靠性帶來一些不確定性的現(xiàn)場安裝中，定期檢查剩余電池容量的能力是有益的。

設(shè)計為“始終在線”的服務(wù)器或 RAID 應(yīng)用程序等安裝依靠 NV SRAM 在發(fā)生斷電時保留任務(wù)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)。因此，在電源恢復(fù)后可靠和方便的系統(tǒng)恢復(fù)是基本必要條件，并且可能需要在系統(tǒng)架構(gòu)中增加一些額外的開銷。

電池監(jiān)控電路如何工作？

如應(yīng)用筆記505所述，必須了解鋰紐扣電池的幾個特性，才能準確預(yù)測電池的使用壽命。由于鋰電池的電壓特性隨時間推移而具有扁平電壓特性，并且面對NV SRAM模塊在系統(tǒng)生命周期中可能暴露的環(huán)境變量，使用簡單的開路電壓（OCV）監(jiān)控不足以衡量電池剩余容量。

圖1顯示了紐扣鋰電池在固定100kΩ負載下觀察到的典型電壓特性。Maxim設(shè)計了一種電池監(jiān)測電路，利用鋰電池在已知負載下的特性來確定電池是否仍然是備用電池的可行電源。由于這種負載暴露還需要消耗少量的電池容量，因此在設(shè)計定義期間，這種暴露的頻率也是一個問題。

圖1.電池放電圖。

**出于圖表目的，選擇負載以加速電池放電。

上電時，大約每24小時，在電池端子上連接一個內(nèi)部1MΩ測試電阻一秒鐘，并對電池電壓進行采樣。在那一秒鐘的時間段內(nèi)，如果電池電壓（V.BAT） 低于工廠編程的電池警告跳變點 （~2.6V），電池警告輸出 （%-overbar_pre%BW%-overbar_post%） 將被置位。（見圖2）一旦斷言，大約每 5 秒將執(zhí)行一次電池測試以檢測電池拆卸情況，%-overbar_pre%BW%-overbar_post% 將保持活動狀態(tài)，直到物理移除弱電池并更換為新電池。連接新電池后，第一個通過的測試結(jié)果將取消 %-overbar_pre%BW%-overbar_post% 輸出，測試間隔將返回到 24 小時。（請參閱圖 3。'%-overbar_pre_sentence%BW%-overbar_post% 是漏極開路輸出驅(qū)動器。

對于PowerCap產(chǎn)品，電池更換通常應(yīng)在系統(tǒng)電源打開時進行，以免損壞內(nèi)部存儲器內(nèi)容。當 %-overbar_pre%BW%-overbar_post% 處于活動狀態(tài)時，不會禁止正常的內(nèi)存寫入/讀取操作，但無法保證在斷電期間保留數(shù)據(jù)。由于測試間隔為 5 秒，因此在安裝新電池之前，需要取出電池超過一個測試間隔，或大約 7 秒。

每次上電后都會重新測試電池，即使 %-overbar_pre% BW%-overbar_post% 在斷電時處于活動狀態(tài)。

圖2.電池上電測試失?。╒.BAT= 2.55V）。

圖3.使用新電池（V.BAT= 3.15V）。

根據(jù)所用原電池的報廢電壓曲線特性，出現(xiàn)有效的%-overbar_pre%BW%-overbar_post%信號應(yīng)為用戶提供大約500小時（~3周）的電池即將發(fā)生故障的通知。

應(yīng)如何監(jiān)控電池警告輸出？

%-overbar_pre%BW%-overbar_post%輸出為漏極開路器件，需要VCC安裝一個外部上拉電阻（~3kΩ–10kΩ）才能實現(xiàn)邏輯1輸出狀態(tài)。置位時，%-overbar_pre%BW%-overbar_post%引腳可吸收高達10mA的電流。建議將此引腳連接到用戶微處理器設(shè)備上的可用中斷或 I/O 輸入。由于電池監(jiān)控周期性，如果未直接連接到微處理器硬件中斷，則至少每 24 小時檢查一次 %-overbar_pre%BW%-overbar_post% 狀態(tài)。

觀察到電池警告時應(yīng)采取哪些糾正措施？

根據(jù)系統(tǒng)的不同，糾正措施的范圍可能從面板指示器的照明或向操作員發(fā)送警告消息到使用外部通信端口和預(yù)定錯誤協(xié)議的自動化服務(wù)調(diào)度功能等更精細的內(nèi)容。在任何情況下，多天預(yù)先警告的相對安全性應(yīng)允許用戶有足夠的反應(yīng)時間來執(zhí)行受控的電池更換程序，而不會丟失數(shù)據(jù)。

審核編輯：郭婷