アプリケーションノート 4062

DS2784の低電圧保護遅延(tUVD)の理解


要約: 電池の過放電を防ぐために、DS2784は低電圧保護を備えています。このアプリケーションノートは低電圧保護遅延(tUVD)がどのようにして起こるかを説明します。

はじめに

DS2784は低電圧保護回路を備えており、電池の過放電を防ぎます。低電圧状態が検出されると、DS2784は充電および放電用のFETをオフにして、保護レジスタのUVフラグを設定します。このアプリケーションノートはDS2784の電圧および温度測定用ADCの機能、およびその機能の低電圧保護遅延(tUVD)との関係について説明します。

説明

DS2784はADCを使用して温度とバッテリ電圧の両方を測定します。ADCの入力は温度と電圧測定を220msごとに切り換えて、2つの信号を多重化します。18.6kHzのサンプル速度で、ADCは220msごとに4092サンプルを獲得し、そのサンプルの平均値をユーザに通知します。温度と電圧測定はそれらの測定周期の最後にあたる440msごとに更新されます。図1はADCの温度と電圧測定の多重化タイミングを示しています。

Figure 1. The mux timing of the ADC's measurements. The ADC alternates between voltage and temperature measurements every 220ms and updates the registers every 440ms.
図1. ADC測定の多重化タイミング。ADCは220msごとに電圧と温度測定を切り替えて440msごとにレジスタを更新します。

低電圧条件に関してアナログコンパレータや組み込まれた遅延はありません。電圧測定は平均化されるため、本質的に遅延があります。220ms周期の終わりの時点の電圧レジスタ内の電圧がVUVより小さければ保護回路はUV保護モードに入ります。低電圧状態となる応答をユーザが知るために要する時間は、電圧レジスタがADCのサンプル値の平均値に基づくため、大きく変わります。例えば、バッテリ電圧が220msウィンドウの大部分の間VUVを少しだけ上回り、220msウィンドウの最後の少し前にVUVを急激に下回り、そのウィンドウの平均値が低電圧スレッショルドを下回る場合、そのウィンドウの最後に低電圧状態が通知されます(図2)。しかし、バッテリ電圧がVUVを十分に上回り、220msウィンドウのはじめの近くにVUVを少しだけ下回る場合は、そのウィンドウの平均値はVUVを上回ります。この場合、低電圧状態は次の220ms電圧測定ウィンドウの終わりまで、検出されません(図3)。

Figure 2. Conditions for minimum tUVD. In this example, the battery voltage is above VUV for the majority of the measurement window, but it then falls far enough below the undervoltage threshold to bring the average voltage measured during the 220ms window below VUV.
図2. 最小tUVDの条件。この例では、バッテリ電圧は測定ウィンドウの大部分の時間VUVを上回りますが、220msのウィンドウの間の測定された平均電圧をVUV未満にするほど、十分に小さく低下する例です。

Figure 3. Conditions for maximum tUVD. In this example, the battery voltage is far enough above VUV that even when the voltage falls below the undervoltage threshold, the average voltage for the 220ms window remains above VUV. Thus, an undervoltage condition is not registered until the next voltage measurement window.
図3. 最大tUVDの条件。この例では、バッテリ電圧がVUVよりも十分に大きいため、電圧が低電圧スレッショルド未満に低下しても、220msの間の平均電圧がVUVを上回ったままです。このように低電圧状態は次の電圧測定ウィンドウまで、定まりません。

要約

DS2784のADCは440msごとに220msの平均電圧を通知するため、この回路では低電圧遅延は本質的に存在します。低電圧遅延を作るために、特別に内部回路は不要です。