將達(dá)拉斯電池管理IC與高壓電池組結(jié)合使用

本應(yīng)用筆記為讀者提供參考電路設(shè)計(jì)，允許在高壓電池組中使用達(dá)拉斯半導(dǎo)體DS2438電池監(jiān)測(cè)器。本文最初設(shè)計(jì)用于電壓低于10 V的電池組，本文解釋了DS2438監(jiān)測(cè)更高電壓組，同時(shí)保持精確的電池電流和電壓測(cè)量所需的電路。詳細(xì)解釋了基準(zhǔn)電壓源電路中每個(gè)元件的選擇標(biāo)準(zhǔn)，包括用于選擇適當(dāng)元件值的公式。此外，還解決了ESD保護(hù)和噪聲抑制等其他電路問題。

介紹

達(dá)拉斯半導(dǎo)體電池管理 IC 設(shè)計(jì)用于在便攜式設(shè)備的電池組中運(yùn)行，其中最大電池組電壓永遠(yuǎn)不會(huì)超過 10 伏。使這些器件適應(yīng)更高電壓的電池組既簡(jiǎn)單又便宜。本應(yīng)用筆記舉例說明如何將DS2438設(shè)計(jì)到高壓電路中，同時(shí)保持適當(dāng)?shù)腅SD保護(hù)和精確的電壓和電流測(cè)量。下面詳細(xì)介紹了圖1所示電路的每個(gè)元件。

圖1.DS2438電路，用于處理大于10伏的電池電壓。

VDD 法規(guī)

齊納二極管D2箝位DS2438的電源，防止過壓損壞。D2 的值必須在設(shè)備的工作電壓范圍內(nèi)，在本例中介于 2.4 V 和 10.0 V 之間。建議使用 5.6 伏的值，因?yàn)樗咏秶闹虚g值。由于VDD現(xiàn)在被箝位，VDD引腳的電壓轉(zhuǎn)換將不再準(zhǔn)確反映電池組的真實(shí)電壓。VAD引腳應(yīng)用于所有電壓測(cè)量。

電阻R7用于防止限流齊納二極管D2損壞電路。為R7選擇的值必須足夠大，以便在電池電壓達(dá)到最大值時(shí)保護(hù)D2，但又要足夠小，以使DS2438在電池電壓處于最小值時(shí)仍能工作。R7 的最小電阻取決于 D2 的額定功率。最小值可以通過以下公式計(jì)算：

其中 WD2是齊納二極管D2，V的額定功率ZD是齊納二極管D2和V的反向偏置額定值.max是節(jié)點(diǎn) BAT+ 上的最大可能電壓。同樣，R7 的最大值可以計(jì)算為：

其中WD2是整個(gè)電路的最大電流消耗，V最小是節(jié)點(diǎn) BAT+ 處的最小可能電壓，VZD是齊納二極管D2的反向偏置額定值。建議R7盡可能大，以限制電路的電流負(fù)載以及二極管D2的尺寸和成本。

VAD 引腳測(cè)量

電阻R5和R6形成分壓器，將VAD引腳上的最大電壓限制為電壓A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸入電平。R5和R6的值應(yīng)足夠大，以防止電池上不必要的消耗，但又應(yīng)足夠小，以使VAD引腳的并聯(lián)內(nèi)部阻抗不會(huì)在測(cè)量中引起誤差。值為 10kΩ。對(duì)于電阻R6，建議使用。因此，電阻R5值的計(jì)算公式為：

其中 V.max是節(jié)點(diǎn) BAT+ 和 V 上的最大可能電壓瓦德是電壓A至D輸入的最大范圍（DS10為0.2438 V）。電池組電壓測(cè)量應(yīng)始終從VAD引腳進(jìn)行，實(shí)際電壓可以計(jì)算為：

為了進(jìn)行更高精度的測(cè)量，每個(gè)單元都可以使用精密電壓基準(zhǔn)和存儲(chǔ)在DS2438用戶EEPROM中的乘法器數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)。

ESD保護(hù)和噪聲抑制

圖1電路中的其余元件用于DS2438的ESD保護(hù)和A/D輸入端的噪聲抑制。它們的值與電路電源電壓完全無關(guān)。齊納二極管D1和電阻R4是DQ引腳的推薦ESD保護(hù)。電容C1和C2以及電阻R2和R3用于抑制敏感電壓和電流測(cè)量引腳上的噪聲。電容C3是IC電壓輸入端的標(biāo)準(zhǔn)旁路電容。電阻R1是測(cè)量電流所需的外部檢測(cè)電阻。

總結(jié)

使達(dá)拉斯半導(dǎo)體電池管理IC適應(yīng)更高電壓電路，需要最少的外部元件。電壓測(cè)量的精度可以通過使用精密電阻器或單獨(dú)校準(zhǔn)每個(gè)單元來保持。所有其他器件功能均不受較高電源電壓電平的影響。

審核編輯：郭婷