測試和校準DS2760鋰離子電池監(jiān)測和保護器電路

本應用筆記向讀者介紹如何正確測試包含達拉斯半導體DS2760電池監(jiān)測器和保護器的電路板和電池組。提供了分步測試程序，可以遵循該程序以確保電路板和電池組已正確組裝.此外，本筆記還指導讀者在DS2760電池監(jiān)測器組裝到電池組中后，如何正確校準高精度電流A/D轉換器。涵蓋了電流失調(diào)和電流增益校準的程序。

介紹

鋰離子保護和高精度電量計的優(yōu)點可以通過組裝錯誤或設備校準不當完全抵消。本應用筆記舉例說明如何測試組裝好的保護電路板和完全組裝好的電池組，然后逐步正確校準DS2760的高精度電流模數(shù)。

執(zhí)行板級測試

以下是在最終組裝到電池組之前如何對基于DS2760的保護電路板進行生產(chǎn)測試的示例。圖1所示為利用DS2760所有特性的電路板原理圖示例。所有關鍵測試點（有 11 個）在圖中用圓圈數(shù)字表示。該測試流程假設電路的所有分立元件都已經(jīng)過測試，因此目標是通過驗證連接來驗證電路板是否已正確組裝。

圖1.必須驗證的電路板節(jié)點。

測試 1：測試初始化。測試初始化的目的是將DS2760寄存器置于已知狀態(tài)，并確定板上是否存在直接短路。在此步驟中與設備成功通信將驗證 DQ 連接（節(jié)點 1）以及 VDD 引腳（節(jié)點 2）的電池正極以及 VSS 引腳和 PAC-（節(jié)點 3）的電池負極。使能充電和放電FET，然后檢查保護寄存器的標志條件：

測試 2：

驗證 VIN 引腳與電池正極（節(jié)點 4）的連接。讀取DS2760的最新電壓并確認其測量結果有效：

測試 3：

電荷控制場效應管（節(jié)點 5）的操作。充電控制FET的正常工作可以通過禁用FET并嘗試強制電流進入PAC+來驗證：

測試 4：

放電控制場效應管（節(jié)點 6）的操作。通過禁用 FET 并嘗試強制電流流出 PAC+ 來驗證與放電控制 FET 的連接：

測試 5：

驗證 SNS、IS1 和 IS2 引腳連接（節(jié)點 7 和 8）。通過有效的電流測量可以輕松驗證與SNS引腳的連接。雖然驗證從IS1到IS2的電容很困難，但成功的電流測量將證明它們彼此之間或周圍的任何引腳都沒有短路：

測試 6：

驗證 PLS 引腳與電池組正極（節(jié)點 9）的連接。DS2760使用PLS引腳來確定從PAC+到PAC-是否仍然存在錯誤條件。強制放電過流條件并驗證無法清除標志，然后刪除條件并驗證是否可以清除標志：

測試 7：

驗證 PS 引腳連接（節(jié)點 10）。如果 PS 引腳在電路中硬連線，只需讀取特殊功能寄存器（位 7）即可確認引腳狀態(tài)。如果引腳與電路板有外部連接，請切換引腳狀態(tài)并驗證特殊功能寄存器中的更改：

測試 8：

驗證 PIO 引腳連接（節(jié)點 11）。如果PIO引腳用作輸入，請執(zhí)行類似于上述PS引腳的測試。如果引腳用作輸出，請在軟件中切換引腳，同時讀回位以驗證其狀態(tài)：

執(zhí)行包裝級別測試

對組裝好的包裝進行測試比上面的板級測試更簡單。本測試流程假設基于DS2760的保護電路板和鋰離子電池在封裝前均已單獨驗證，電池有足夠的電量為保護板供電。示例電池組如圖2所示。所有關鍵測試節(jié)點都用圓圈數(shù)字表示。

圖2.必須驗證的單元組節(jié)點。

測試 1：通信。讀取DS2760的凈地址即可驗證電路中的大多數(shù)連接。為了正確通信，DQ 引腳（節(jié)點 2）和 PAC-（節(jié)點 3）必須是有效的連接。為使DS2760正確響應，電路板必須通過BAT+（節(jié)點4）和BAT-（節(jié)點5）供電。通信測試為：

測試 2：

權力。要驗證PAC+是否正確連接到DS2760板，請使能FET，并驗證是否可以在PAC+引腳上測量電池電壓。同時檢查DS2760，查看是否檢測到短路：

測試 3：

皮奧和附言。如果包裝設計使用 PIO 和 PS 引腳作為輸入或輸出，請驗證其操作 通過切換引腳狀態(tài)并在特殊功能寄存器中確認結果。請參閱上面板級測試部分中的測試步驟 7 和 8。

校準電流偏移

DS2760的電流A/D非常敏感。它能夠測量檢測電阻兩端僅 15μV 的壓降。這種精度只能通過在電池組組裝后校準電流測量值來實現(xiàn)。電流失調(diào)寄存器允許DS2760的電流測量值調(diào)整±127 LSbs，以精確測量非常小的電流。下面列出了電路中校準DS2760的步驟：

將0x00寫入保護寄存器以禁用所有充電和放電。

平均 32 次電流測量，樣本之間間隔至少為 100 ms。建議盡可能使用多個讀數(shù)以獲得最佳準確性。

如果平均電流寄存器值大于±127 LSbs （±79.375mA或±1.984mV），則無法將器件修整為零。驗證電路。

將結果值存儲在電流偏移寄存器位置0x33h并復制到EEPROM。

通過額外的電流測量來驗證精度。如有必要，請重復該過程。

校準電流增益

集成檢測電阻的DS2760在出廠時經(jīng)過校準，可準確報告電流，無需進一步校準。不帶集成檢測電阻的DS2760將經(jīng)過工廠校準以測量電壓。為了將該電壓值精確轉換為電流讀數(shù)，必須知道確切的檢測電阻。達拉斯半導體建議在電池組組裝時測量該電阻，并將該值存儲在EEPROM中以供手機參考。此過程的示例過程如下所示：

精確測量組裝電路的檢測電阻。這可以通過強制已知電流流過電池組并使用DS2760測量檢測電阻兩端的壓降來實現(xiàn)。

將電阻值存儲在未使用的DS2760 EEPROM中。達拉斯半導體建議以至少
0.25mΩ的分辨率存儲。一個字節(jié)可提供0mΩ至63.75mΩ的范圍。

在操作過程中，聽筒讀取該電阻值，并將電流寄存器和電流累加器值乘以計算測量的電流和累積電荷。

總結

正確驗證組裝好的基于DS2760的鋰離子電池組需要測試電路中的每個焊點。測試至少應驗證當控制FET禁用時，保護是否可防止所有電流流入和流出電池組。

電流 A/D 偏移應在組裝到包裝中后進行校準。為了獲得最大的精度，應在最長的可接受時間段內(nèi)進行多次測量，同時禁用控制FET，以確保系統(tǒng)中沒有電流流動。

審核編輯：郭婷