应用笔记 4043

如何在DS2784中存储电量计参数


摘要 : DS2784允许用户根据实际应用的确切要求和所用电池定制独立式电量计。众所周知,常用参数的单位为mA、V、mAhrs和mΩ。而DS2784保存参数时对单位的要求是µV,µVhrs和mhos。该应用笔记给出了将常用单位转换成器件实际保存单位的计算方法。

序言

若应用参数已正确保存在器件中,DS2784独立式电量计非常容易使用且精度很高。要优化电量计的性能,保存正确数据非常重要。DS2784K提供了一种设置DS2784的简便方法。用户可以输入电池特性和单位为mA,V,mAhrs和mΩ的其他应用数据,如图1所示。随后DS2784K能将这些数据转换为实际保存在器件中的格式,如图2所示。应用笔记3463:"Getting Started with the DS2780"详细阐述了如何选择DS2784存储的各项参数。下文给出了将这些参数保存入器件时的计算方法。

图1. 用户可在Parameters表格的Application Units子表格中输入常规单位(如mA,V,mAhrs和mΩ)的应用数据。
图1. 用户可在Parameters表格的Application Units子表格中输入常规单位(如mA,V,mAhrs和mΩ)的应用数据。

图2. Parameters表格的Device Units子表格中给出了DS2784实际保存的参数。
图2. Parameters表格的Device Units子表格中给出了DS2784实际保存的参数。

计算

图1给出了DS2784电量计精确工作时所需的参数。点击Write & Copy按钮时,DS2784K软件将参数转换成器件实际存储的格式,如图2所示。然后这些数值被写入并复制到EEPROM的60h–7Fh地址中。

下面的章节给出了将应用参数转换为保存在器件各地址中实际值的计算过程。计算中使用的单位如AccBias_µV表示累计偏移寄存器以单位µV显示,AccBias_mA表示同一个数值以单位mA显示。编程入各EEPROM地址的数值以十六进制给出,格式为数值地址(EEPROM ADDRESS),各用一个字节表示。下面计算中的例子数据来自图1所用等式中的数值,它们还提供图2中的数值。

控制寄存器(地址60h)

控制寄存器的地址为60h,位格式如DS2784的数据资料所述。无需计算。

累积偏置寄存器(地址61h)

累积偏置寄存器用于估算不流经检测电阻的电池电流或电池自放电电流。该寄存器存储的是带符号数,LSB数值为1.5625µV/RSNS。其地址为61h,范围为-200.000µV至198.4375µV。假定检流电阻值为20mΩ,则其范围为-10mA至9.921875mA,步长为78.125µA。

AccBias_µV = AccBias_mA × SenseResistor_mΩ
AccBias_µV = 0.3125mA × 20.00mΩ
AccBias_µV = 6.25µV

等式1

老化容量寄存器(地址62/63h)

老化容量寄存器存储额定电池电量,用于估算正常使用情况下电池容量减少的程度。该寄存器存储的是无符号数值,LSB值为6.25µVhr/RSNS。其地址为62h至63h,范围为0至409.59375mVhrs。假设检流电阻值为20mΩ,则其范围为0至20479.68755mAhrs,步长为0.3125mAhrs。

AgingCapacity_µVhrs = AgingCapacity_mAhrs × SenseResistor_mΩ
AgingCapacity_µVhrs = 1220mAhrs × 20.00mΩ
AgingCapacity_µVhrs = 24,400µVhrs

等式2

充电电压寄存器(地址64h)

充电电压寄存器保存充电电压门限,用于检测满充电状态。该寄存器无符号,LSB值为19.52mV,其地址为64h,范围为0至4.9776V。

等式3

最小充电电流寄存器(地址65h)

最小充电电流寄存器保存充电电流门限,用于检测充满状态。该寄存器无符号,LSB值为50µV。其地址为65h,范围为0至12.75mV。假设检流电阻值为20mΩ,则其范围为0至637.5mA,步长为2.5mA。

ChargeCurrent_µV = ChargeCurrent_mA × SenseResistor_mΩ
ChargeCurrent_µV = 80mA × 20.00mΩ
ChargeCurrent_µV = 1600µV

等式4

电量空电压寄存器(地址66h)

电量空电压寄存器保存用于检测电池电量空时的电压门限。该寄存器无符号,LSB值为19.52mV。其地址为66h,范围为0至4.9776V。

Equation 5

电量空电流寄存器(地址67h)

电量空电流寄存器存储用于检测电量空时的放电电流门限。该寄存器无符号,LSB值为200µV。其地址为67h,假设检流电阻值为20mΩ,则其范围为0至2550mA,步长为10mA。

AECurrent_µV = AECurrent_mA × SenseResistor_mΩ
AECurrent_µV = 240mA × 20.00mΩ
AECurrent_µV = 4800µV

等式6

电量空40寄存器(地址68h)

电量空40寄存器存储+40°C时的电量空数值(如DS2784数据资料中的图11所示)。该寄存器无符号,LSB为+40°C时满电量的百万分之一。其地址为68h,范围为+40°C时满电量的0至24.9%。

等式7

检流电阻初值寄存器(地址69h)

检流电阻初值(RSNSP)寄存器保存检流电阻值,用来计算绝对电量。该寄存器无符号,LSB值为1Ω。其地址为69h,范围为1mhos至255mhos,实际值为1Ω至3.922mΩ。

等式8

满电量40寄存器(地址6A/6Bh)

满电量40寄存器存储+40°C温度时的满电量值(参考DS2784数据资料中的图11)。该寄存器无符号,LSB值为6.25µVhr/RSNS。其地址为6Ah至6Bh,范围为0至409.59375mVhrs/RSNS。假设检流电阻的值为20mΩ,则范围为0至20479.6785mAhrs,步长为0.3125mAhr。

Full40_µVhrs = Full40_mAhrs × SenseResistor_mΩ
Full40_µVhrs = 1051mAhrs × 20.00mΩ
Full40_µVhrs = 21020µVhrs

等式9

满电量斜率(地址6Ch–6Fh)

已保存有+40°C时的满电量点(Full 40),其他温度下的满电量点可通过满电量曲线(参考DS2784数据资料中的图4)的斜率来计算。各可编程温度点(T34, T23, T12)之间的满电量曲线斜率以无符号字节的形式存储,单位为ppm/°C。假定+40°C时满电量为曲线最高点。温度每增加1°C时满电量曲线重建一次,因此任何温度下的满电量都小于或等于下一个较高温度的满电量。斜率范围为0至15564ppm/°C。注意:该器件仅存储3个温度点,第4个温度T01需通过满电量曲线第1段的斜率来计算。

下面的公式中所用变量的定义和格式为:Full Seg_4 Slope表示+40°C和T34温度时满电量点之间的斜率。Full_40C_mAhrs表示+40°C时的满电量点,单位为mAhrs。Full_T34_mAhrs表示T34温度时的满电量点。T34表示温度截点,单位为°C。其它等式中所用变量采用相同的形式。

等式10

空电量斜率(地址70h–73h)

空电量曲线采用与满电量曲线类似的方式重建。若已存储有+40°C时的电量空值(Active Empty 40),则其他温度时的空电量可通过温度截点(T34,T23,T12)间的斜率进行计算。各空电量的斜率都以无符号字节形式存储,单位为ppm/°C。温度每变化1°C时重建一次空电量,因此任何温度下的空电量都大于或等于下一个较高温度点的空电量。斜率范围为0至15564ppm/°C。注意:该器件只能存储3个温度点,第4个温度点T01需要通过测量AE第1段的斜率进行计算。

下面的公式所用变量的格式和定义为:AE Seg_4 Slope表示+40°C和T34温度下空电量之间的斜率。AE_40C_mAhrs表示+40°C时的空电量数值,单位为mAhrs。AE_T34_mAhrs表示T34温度截点时的空电量数值,单位为mAhrs。T34表示温度截点,单位为°C。

等式11

待机空电量斜率(地址74h–77h)

待机空电量曲线采用与满电量和空电量曲线类似的方式重建。+40°C时的待机空电量值固定为0。其他温度时的空电量点可通过温度截点(T34,T23和T12)间的斜率进行计算。各待机空电量点间的斜率都以无符号字节形式存储,单位为ppm/°C。温度每变化1°C时重建一次待机空电量,因此任何温度下的待机空电量均大于或等于下一个较高温度下的待机空电量。斜率范围为0至15564ppm/°C。注意:该器件只能存储3个温度点,第4个温度点T01需要通过SE第1段的斜率来计算。

下列公式所用变量的定义和格式如下:SE Seg_4 Slope表示+40°C (此时电量为0)与T34温度时待机空电量数值之间的斜率。SE_40C_mAhrs表明+40°C时的待机空电量数值,单位为mAhrs。SE_T34_mAhrs表示T34温度下的待机空电量数值,单位为mAhrs。T34表示温度截点,单位为°C。

等式12

检流电阻增益寄存器(地址78/79h)

检流电阻增益(RSGAIN)寄存器用于存储校准系数,当SNS和VSS之间施加一个基准电压时,该系数可在电流寄存器中产生精确的读数。该数值为11位,LSB值为1/1024。其地址为78h和79h,范围为0至1.999,标称值为1.000。

等式13

检流电阻温度系数寄存器(地址7Ah)
检流电阻温度系数(RSTCO)寄存器用于保存检流电阻的温度系数。该寄存器存储的数值为8位,LSB为30.5176ppm/°C。其地址为7Ah,范围为0至7782ppm/°C。寄存器数值为0时禁止温度补偿功能。

等式14

电流失调偏置寄存器(地址7Bh)

电流失调偏置寄存器允许在原始电流测量值中加入可编程的失调值。该寄存器带符号,LSB为1.5625µV/RSNS。其地址为7Bh,范围为-200.000µV至198.4375µV。假设检流电阻值为20mΩ,则其范围为-10mA至9.921875mA,步长为78.125µA。

OffsetBias_µV = OffsetBias_mA × SenseResistor_mΩ
OffsetBias_µV = -0.3125mA × 20.00mΩ
OffsetBias_µV = -6.25µV

等式15

温度截点(地址7Ch–7Eh)

利用上文计算出的斜率和三个可编程温度截点(T34, T23, T12),可以重建满电量、空电量和待机空电量曲线(参考DS2784数据资料的图4)。这些截点存储在带符号寄存器中,其LSB为+1°C,范围为-128°C至+40°C。

ValueStored (7Ch) = T34 = +18°C = 12h
ValueStored (7Dh) = T23 = 0°C = 00h
ValueStored (7Eh) = T12 = -12°C = F4h

保护门限寄存器(地址7Fh)

保护门限寄存器地址为7Fh,其位格式如DS2784数据资料所述。无需计算。

结论

DS2784允许用户根据应用的确切参数定制电量计。然而,器件所存储的参数单位不是常用单位。按照本应用笔记给出的计算方法,可将常用单位转换成DS2784所需的单位。

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