高精度鋰電池監測晶片DS2762的原理及應用論文

　　摘要：DS2762是MAXIM公司推出的智慧高精度鋰電池監測晶片。該晶片集資料採集、資訊儲存及安全保護於一身，且功能強大，結構簡單。文章介紹了DS2762的特性，給出了DS2762與微控制器的硬體連線電路及應用軟體流程。

　　關鍵詞：DS2762；鋰電池監測；微控制器

　　1、主要特點

　　為了滿足當前移動性和輕便性的要求，設計行動式產品時通常採用電池供電。而使用電池供電時，電池的當前狀態往往是使用者所關心的問題之一，當前的智慧電話、數碼相機等都需要實時顯示電池的當前狀態。透過ＭＡＸＩＭ公司的ＤＳ2７６2即可實時監測電池的電壓、電流、充放電狀況及剩餘電量等引數，並可以把這些資料儲存起來，提供給微控制器作相應處理。

　　ＤＳ2７６2晶片是ＭＡＸＩＭ公司推出的新一代智慧鋰電池監測晶片，該晶片集資料採集、資訊儲存、安全保護於一身,而且功能強大、硬體接線簡單。其主要特性如下：

　　●僅用一根雙向資料線即可實現與微控制器的通訊。

　　●內含溫度感測器，可免去在電池塊內裝設熱敏電阻。

　　●片內模數轉換器可進行電池電壓監測，以用於判定電池充電和放電的結束。

　　●透過片內電流累加器可實時記錄電流流入、流出的總量。

　　●具有兩種電流感應模式一是片內25ｍΩ電阻感應方式，二是可由片外使用者選擇的電阻感應方式。

　　●具有兩種電源模式：即工作方式和睡眠方式。在正常工作模式，ＤＳ2７６2可實時監測電流、電壓、溫度和剩餘電量等引數，而在睡眠模式，ＤＳ2７６2將停止對這些引數的監測。

　　2、引腳功能

　　ＤＳ2７６2的引腳排列如圖/1所示，各引腳的功能如下：

　　ＣＣ:充電保護控制腳；

　　ＰＬＳ：使用者端電壓正極;

　　ＤＣ:放電保護控制腳；

　　ＳＮＳ：感應電阻連線端;

　　ＤＱ:資料輸入、輸出埠；

　　ＩＳ/1，ＩＳ2：感應輸入端;

　　ＰＳ:電源模式選擇端；

　　ＶＳＳ：接地;

　　ＰＩＯ：可程式設計Ｉ／Ｏ端:可根據需要控制使用者定義的外圍電路；

　　ＶＤＤ：電池正極輸入

　　Ｖｉｎ：感應電壓輸入。

　　3、ＤＳ2７６2的儲存結構

　　ＤＳ2７６2內含ＥＥＰＲＯＭ、可鎖存ＥＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ和其它一些功能暫存器，表/1是ＤＳ2７６2的內部儲存器結構。其中ＥＥＰＲＯＭ是非易失性儲存器，具有掉電保護功能，可用於儲存電池的重要資訊；處於鎖存狀態時，也可用可鎖存ＥＥＰＲＯＭ儲存其它一些固定資訊；ＳＲＡＭ一般用於儲存一些不重要的臨時資料。採集到的資料先存到ＲＡＭ，然後進入ＥＥＰＲＯＭ；實際上，ＥＥＰＲＯＭ中的資訊也可複製到ＲＡＭ，這兩者是映象關係。

　　表1DS2762的內部儲存器結構表

　　地址內容讀寫狀況00H保護暫存器可讀寫01H狀態暫存器只讀02H-06H保留07HEEPROM暫存器可讀寫08H特殊暫存器

　　可讀寫09H-0BH保留0CH電壓暫存器的最高有效位只讀0DH電壓暫存器的最低有效位只讀0EH電流暫存器的最高有效位只讀0FH電流暫存器的最低有效位只讀10H電流累加暫存器的最高有效位可讀寫11H電流累加暫存器的'最低有效位可讀寫12-17H保留18H溫度暫存器的最高有效位只讀19H溫度暫存器的最低有效位只讀1AH-1FH保留20H-2FHEEPROM,塊0鎖存時只讀，未鎖存時可讀寫30H-3FHEEPROM,塊1鎖存時只讀，未鎖存時可讀寫40H-4FH保留80H-8FHSRAM可讀寫90H-FFH保留

　　ＤＳ2７６2的操作命令有兩類：一類是地址命令，包括讀地址、地址匹配、跳過、ＳＷＡＰ等。另一類是功能命令，包括讀資料、寫資料、複製資料、取消資料和鎖存等。

　　4、應用

　　以ＤＳ2７６2為核心設計的智慧鋰電池監測系統的硬體結構如圖2所示。本系統採用片內電阻感應方式。

　　本電池監測系統由ＤＳ2７６2鋰電池監測晶片、5/1微控制器和液晶顯示模組組成。ＤＳ2７６2主要完成對電池當前狀態的監測，包括當前電池的充、放電狀態、電壓、電流、溫度和剩餘電量等引數的監測,同時它還能自動採集這些資料，並將其放在儲存器中。場效電晶體ＦＥＴ/1、ＦＥＴ2等構成了ＤＳ2７６2的充、放電保護迴路，可用於實現過壓、欠壓、充電過流以及短路保護等功能。

　　透過８０5/1微控制器可以按照使用者需要對電池的相應引數進行讀取和處理，然後送往液晶顯示模組進行顯示。由於存放這些引數的ＥＥＰＲＯＭ具有非易失性，所以本系統同時具有掉電保護功能。圖2電路中的微控制器是整個系統的控制處理中心，由於大量的工作均可由微控制器來完成，因而明顯地降低了該系統的硬體複雜度。

　　液晶顯示模組可用來顯示使用者需要了解的電池當前狀態資訊，以便使用者可根據這些資訊作出相應的處理。實際上，該液晶顯示模組只接受微控制器的控制和訪問。

　　由於ＤＳ2７６2與微控制器進行資料通訊時僅用一根資料線，因此，必須嚴格按照晶片的讀寫時序要求來編寫程式，這樣才能保證資料的正確讀寫。下面介紹利用ＤＳ2７６2晶片來對電池的工作方式和電壓、電流、溫度、剩餘電量等引數進行監測的具體實現方法。

　　（/1）電池工作方式的監測

　　要確定電池在使用中處於何種工作方式，可利用ＤＳ2７６2中電流暫存器的值來進行判斷。微控制器每８８ｍｓ監測一次電壓，並將ＩＳ/1和ＩＳ2兩端的壓差（Ｖｉｓ＝Ｖｉｓ/1－Ｖｉｓ2）轉換成電流存入電流暫存器。若Ｖｉｓ為正值，說明電池正在充電；若Ｖｉｓ為負值，說明電池正在放電，也就是儀器正由鋰電池供電。其軟體流程圖見圖/3所示。

　　（2）電池電壓和溫度的測量

　　由於ＤＳ2７６2晶片內部整合有Ａ／Ｄ轉換器和數字溫度感測器，因此，要獲得電池的電壓、溫度等引數，只需透過微控制器對ＤＳ2７６2發出採集電壓、溫度的控制命令，並待其取樣完畢後自動將電壓、溫度的測量值存入相對應的暫存器，最後再由微控制器讀取暫存器的內容即可。

　　（/3）剩餘電量的監測

　　電池的剩餘電量是使用者所需要的重要資訊之一，它可利用電流累加暫存器中的值來求得。電流累加暫存器的值是由ＤＳ2７６2實時自動測量電池電流後得到的，因而無須對其進行控制。通常在電池充電時，該值增加，電池放電

　　時，該值減少。這樣，透過微控制器讀取此值即可獲得剩餘電量。剩餘電量監測的流程圖見圖4所示。

　　在微控制器對ＤＳ2７６2進行任意儲存命令操作時，每個命令發出之前都必須按照ＤＳ2７６2的復位時序要求先發出復位訊號且等待ＤＳ2７６2的應答（以示ＤＳ2７６2準備接受或傳送資料），然後再發出一個ＲＯＭ命令以用於選擇總線上要訪問的ＤＳ2７６2。在本文的程式流程圖中，此過程已在“ＤＳ2７６2的初始化”程式中所包含。

　　一般情況下，在讀取電流累加暫存器的值時，為防止讀取錯誤，要先檢查ＤＳ2７６2是否正在修改暫存器的內容。這一點可透過判斷ＥＥＰＲＯＭ暫存器的ＥＥＣ位來實現。

　　5、結束語

　　本文介紹的基於ＤＳ2７６2晶片的智慧鋰電池監測系統是行動式儀器的一部分。本系統功能強大、操作方便，能夠與其它系統協同工作。隨著各種行動式電子產品的廣泛應用，電池實時監測已成為系統設計的一種必不可少的功能，因此，本文所介紹的系統具有較強的實用性。