应用笔记 4188

DS278x电量计电流失调寄存器(COB)的校准


摘要 : DS278x系列独立式电量计为可充电锂离子电池或锂聚合物电池提供了精确估算剩余电量的方法。该系列电量计内置电流失调(COB)寄存器,设计人员可以利用它来消除IC电流ADC所引入的固有偏移。然而,若寄存器校准不当,将降低电流测量的精度,尤其是在低电流时。本应用笔记给出了正确校准完全安装于电池包内的DS278x的步骤,从而确定应该写入COB寄存器的正确值。

引言

DS278x系列独立式电量计包括DS2781DS2784DS2788—提供了一个准确估计可充电锂离子电池或锂聚合物电池剩余电量的方法。电量计的精度由存储在EEPROM中的电池特性和应用参数,以及电流读数的精度决定。

每款器件包含一个电流失调(COB)寄存器,设计人员可利用它来消除器件电流ADC所引入的固有偏移。但是如果器件校准不当,将无法体现高精度电量计的优势。本应用笔记提供了一个正确校准DS278x COB寄存器的实例。

说明

DS278x系列器件的电流ADC非常灵敏。可以测得检流电阻两端仅1.5625µV的压降。要得到这样的精度,只有在电池组安装后对电流测量结果进行校准才能实现。COB是加在DS278x器件测量值上的失调值,会在累积电流寄存器(ACR)中进行累加,如式1所示。

报告电流(mA) = 测量电流(mA) + 电流失调(mA)(式1)

图1为COB寄存器格式。COB是一个8位2进制补码,存储在参数EEPROM存储区的一个字节中。COB寄存器的值可在-199.68µV至+198.12µV间调节,步长为1.5625µV。

图1. 计算出的COB值应按照以上COB寄存器的格式写入地址7Bh
图1. 计算出的COB值应按照以上COB寄存器的格式写入地址7Bh

精确的电流测量时如果无需失调校准,则器件的COB值应为0 。通常情况下,DS278x系列器件出厂时的COB值为0。

在实际应用的整个温度和电压范围内,器件的电流失调会略有不同。因此,建议在实际应用的平均温度和电压时对失调进行校准。例如,大多数情况下,手机或PDA工作在+25°C和3.8V,即室温和电池电压中间值。下文的实例给出了在线校准DS278x的步骤。
  1. 初始化失调寄存器
    建议首先将COB寄存器写为0x00h。用户可以在不影响校准精度的前提下选择不同的失调值作为起点。确定新的失调值时需要记录起始失调值。在此例中,假定以0x00h为起始点。

    写0x00h至COB寄存器 1字节

  2. 无电流时的校准
    在大多数情况下,关闭保护FET将切断流入或流出电池组的电流。不过,有些接在电池组两端的电源或负载会有少许漏电流,将影响失调校准的精度。可校准接负载和不接负载两种情况下的失调来检测漏电流。如果两次测试计算出的失调值不同,则在校准之前需要将负载移开或通过一个继电器开关断开。

  3. 读电流寄存器
    器件以18.6kHz的频率采样流过检流电阻的电流,并在每个转换周期(每隔3.52秒)结束后更新电流寄存器。因此,读电流寄存器之前建议至少等待7.04秒,以确保在FET断开和负载移除之前转换周期内不发生电流采样。

    等待7.04秒 等待电流转换
    读电流寄存器 2字节

  4. 确定新的COB值
    COB值叠加到测得的电流值(如公式1所示);因此,电流寄存器的负值应写入COB寄存器以消除失调。电流寄存器及COB寄存器具有相同的LSB (1.5625µV),因此,可以很方便的确认新值。

    例如,如果读取的电流寄存器值为+4.6875µV (+3 LSB),则只需将-4.6875µV (-3 LSB)写入COB寄存器。

  5. 写入并复制COB值
    步骤4中确定的值应以2进制补码格式写入COB寄存器(地址0x7Bh)并复制到EEPROM中。本例中的COB值为-3 LSb,所以2进制补码为0xFDh。

    写新值至COB寄存器 1字节
    在区域1执行EEPROM复制  

  6. 验证精度
    当COB寄存器中的值更新后,重复执行步骤2、3来验证校准精度。

结束语

电池包完成组装后,用户可以通过编程COB寄存器的值以改善电流测量精度。电流失调校准能使DS278x系列独立式电量计的测量结果尽可能精确。DS278x器件还包含一个电流增益寄存器(RSGAIN),用来改善电流读数精度,具体描述见应用笔记4114,"DS278x系列电量计中的RSGAIN校准"。标定RSGAIN之前,校准电流寄存器COB是很重要的。
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