校準(zhǔn)DS2761的失調(diào)寄存器

DS2761包含一個(gè)電流失調(diào)寄存器，設(shè)計(jì)人員可以利用該寄存器消除IC內(nèi)電流A/D引入的固有失調(diào)。然而，該寄存器校準(zhǔn)不當(dāng)可能會(huì)抵消它對(duì)提高電流測(cè)量精度的任何積極影響，尤其是在低電流下。本應(yīng)用筆記向讀者介紹了如何在完全組裝好的電池組中正確校準(zhǔn)器件，以確定應(yīng)放入DS2761電流失調(diào)寄存器的正確值。雖然應(yīng)用筆記是專門為DS2761編寫的，但它也適用于DS2751。

介紹

鋰離子（Li+）保護(hù)和高精度電量計(jì)的優(yōu)勢(shì)可以通過裝配錯(cuò)誤或設(shè)備校準(zhǔn)不當(dāng)完全抵消。本應(yīng)用筆記舉例說明如何正確校準(zhǔn)DS2761的高精度電流A/D失調(diào)。

校準(zhǔn)電流偏移

DS2761的電流A/D非常敏感。它能夠測(cè)量檢測(cè)電阻兩端僅 15.625μV 的壓降。這種精度只能通過在電池組組裝后校準(zhǔn)電流測(cè)量值來實(shí)現(xiàn)。電流失調(diào)寄存器（地址0x33h）允許DS2761的電流測(cè)量值調(diào)節(jié)±127 LSbs （±79.375mA或±1.984mV），以精確測(cè)量非常小的電流。該失調(diào)從每個(gè)電流測(cè)量值內(nèi)部減去，并反映在電流寄存器和累積電流寄存器中。

器件的電流失調(diào)在應(yīng)用的溫度和電壓范圍內(nèi)可能會(huì)略有變化。因此，建議在應(yīng)用的平均溫度和電壓下校準(zhǔn)失調(diào)。例如，手機(jī)或PDA的大部分時(shí)間都在大約25°C和3.8V下度過，這將是室溫和電池電壓的中間范圍。

以下示例列出了校準(zhǔn)DS2761在線的步驟：

1. 初始化偏移寄存器

建議首先將偏移寄存器寫入 0x00h。用戶可以選擇不同的偏移值作為起點(diǎn)，而不會(huì)影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。在確定步驟 4 中計(jì)算的新偏移值時(shí)，需要注意起始偏移值。對(duì)于此示例，假定使用 0x00h 作為起點(diǎn)。

2. 驗(yàn)證沒有電流流動(dòng)

在大多數(shù)情況下，將0x00h寫入保護(hù)寄存器以禁用保護(hù)FET將切斷流入或流出電池組的任何電流。但是，可能連接在電池組上的某些電源或負(fù)載將具有較小的泄漏電流，這將影響偏移校準(zhǔn)的精度。這種泄漏可以通過校準(zhǔn)連接和未連接負(fù)載的偏移來檢測(cè)。如果在兩個(gè)測(cè)試中計(jì)算的失調(diào)值不同，則需要在校準(zhǔn)之前通過開關(guān)繼電器物理移除或斷開負(fù)載。

3. 讀取當(dāng)前寄存器

等待至少 100ms 以確保在 FET 打開和負(fù)載移除之前沒有任何電流樣本。建議進(jìn)行 32 個(gè)讀數(shù)，每次讀數(shù)之間至少間隔 100 毫秒。建議樣本之間延遲100ms，因?yàn)楫?dāng)前寄存器每88ms更新一次。更新的電流寄存器是在128Hz頻率下采集的1456個(gè)電流樣本的平均值。如果讀取當(dāng)前寄存器的速度超過88ms，則相同的寄存器數(shù)據(jù)將被多次讀取，并且不會(huì)提高讀數(shù)的準(zhǔn)確性。初始延遲和 32 個(gè)讀數(shù)的總時(shí)間應(yīng)該只需要 3.2 秒。

建議的讀數(shù)數(shù)為 32，因?yàn)檫@是提供一致偏移值所需的最少讀數(shù)數(shù)。表1匯總了在四個(gè)獨(dú)立的DS2761上采集的數(shù)據(jù)。每個(gè)設(shè)備校準(zhǔn) 50 次，平均 128 個(gè)讀數(shù)，然后校準(zhǔn) 50 次，平均 64 個(gè)讀數(shù)，然后校準(zhǔn) 50 次，平均 32 個(gè)讀數(shù)，依此類推，直到一個(gè)讀數(shù)。數(shù)據(jù)顯示所有50個(gè)校準(zhǔn)周期中電流寄存器中LSb的數(shù)量以及從50個(gè)校準(zhǔn)周期計(jì)算的最大和最小失調(diào)LSb的平均電流。

數(shù)據(jù)顯示，使用少于 32 個(gè)讀數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致偏移量發(fā)生一些變化或更多。讀數(shù)超過32次確實(shí)提高了平均電流的精度，但不會(huì)影響將存儲(chǔ)在偏移寄存器中的值，因此這是最佳讀數(shù)數(shù)。

表 1.校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

4. 確定新的偏移值

計(jì)算步驟 32 中獲取的 3 個(gè)讀數(shù)的平均值。如果平均電流的小數(shù)部分大于 0.5 LSbs，則將幅度向上舍入到下一個(gè)整數(shù)，否則向下舍入。例如，如果平均值為“1.45”，則舍入為“1”，如果平均值為“1.55”，則向上舍入為“2”。（或者，如果平均值為“-1.45”，則四舍五入為“-1”，如果平均值為“-1.55”，則向下舍入為“-2”）。此示例使用起點(diǎn) 0x00h，因此新的偏移值只是舍入平均值。如果起點(diǎn)不同，則將舍入平均值添加到起點(diǎn)以獲得新的偏移值。

例如，檢查設(shè)備 1 的表 1 中顯示的數(shù)據(jù)。起始點(diǎn)為0，當(dāng)前寄存器的32個(gè)讀數(shù)的平均值為-1.414 LSbs。平均值將四舍五入為 -1，兩者的互補(bǔ)值 -1（即 0xFFh）將寫入偏移寄存器。如果起點(diǎn)是-2，那么32個(gè)讀數(shù)的平均值將給出.586 LSbs。四舍五入的平均值將為+1 LSb，將其添加到-2的起點(diǎn)，以獲得新的偏移值-1，0xFFh將再次寫入偏移寄存器。

正確校準(zhǔn)后，失調(diào)寄存器的值通常在+2 LSbs至-4 LSbs范圍內(nèi)（在二進(jìn)制補(bǔ)碼格式中，范圍為0x02h至0xFCh）?？梢允д{(diào)高達(dá)±127 LSbs，但是，如果偏移寄存器的值大于±10 LSbs，則可能需要驗(yàn)證電路是否存在任何漏電流并驗(yàn)證電流是否正確讀取。

5. 寫入并復(fù)制新的偏移值

然后，在步驟4中計(jì)算的值應(yīng)以二進(jìn)制補(bǔ)碼格式寫入失調(diào)寄存器，并復(fù)制到EEPROM。

6. 驗(yàn)證準(zhǔn)確性

使用偏移寄存器中的新值，可以重復(fù)步驟2和3以驗(yàn)證校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。在步驟5中使用±.4 LSbs作為舍入點(diǎn)，當(dāng)考慮讀數(shù)變化時(shí)，用戶可確保平均電流在±1 LSb以內(nèi)。

總結(jié)

DS2761的電流A/D能夠測(cè)量檢測(cè)電阻兩端的15.625μV壓降。為確保此精度，應(yīng)在組裝到電池組中后校準(zhǔn)電流偏移。為了獲得最大的精度，應(yīng)在最長(zhǎng)的可接受時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量，同時(shí)禁用控制FET并移除所有負(fù)載。這將保證在校準(zhǔn)過程中系統(tǒng)中沒有外來電流流動(dòng)，并且可以獲得精確的校準(zhǔn)。

審核編輯：郭婷