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支持在电压大于10V的电池组中使用达拉斯半导体DS2438电池监控器的参考电路设计

来源:analog 发布时间:2023-11-13

摘要: 本应用笔记向读者介绍了一个参考电路设计,该设计允许在高压电池组中使用Dallas Semiconductor DS2438电池监视器。最初设计用于电压小于10伏的电池组,本说明解释了使DS2438能够监测更高电压的电池组,同时保持精确的电池电流和电压测量所需的电路。详细解释了参考电路中每个元件的选择标准,包括用于选择适当元件值的方程。此外,还解决了其他电路问题,如ESD保护和噪声抑制。

达拉斯半导体电池管理ic设计用于便携式设备的电池组,其中电池组最大电压永远不会超过10伏。将这些设备用于更高电压的电池组既简单又便宜。本应用笔记中的示例展示了如何将DS2438设计成高压电路,同时保持适当的ESD保护和精确的电压和电流测量。图1中所示电路的每个组件将在下面详细描述。


图1所示 DS2438电路用于处理电压大于10伏的电池。

VDD的监管

齐纳二极管D2箝位DS2438的电源,防止过电压损坏。D2的取值必须在设备的工作电压范围内,在这种情况下为2.4伏~ 10.0伏。建议使用5.6伏,因为它接近该范围的中间值。由于VDD现在是箝位的,VDD引脚的电压转换将不再准确地反映电池组的真实电压。VAD引脚应用于所有电压测量。

电阻R7用于防止限流齐纳二极管D2损坏电路。为R7选择的值必须足够大,以便在电池电压处于最大值时保护D2,但必须足够小,以便在电池电压处于最小值时允许DS2438仍然工作。R7的最小电阻取决于D2的额定瓦数。最小值可由下式计算:


其中W(D2)为齐纳二极管D2的额定功率,V(ZD)为齐纳二极管D2的反向偏置额定值,V(max)为节点BAT+处的最大可能电压。同样,R7的最大值可以计算为:


其中I(电路)是整个电路的最大电流消耗,V(min)是节点BAT+的最小可能电压,V(ZD)是齐纳二极管D2的反向偏置额定值。建议R7尽可能大,以限制电路的电流负载和二极管D2的尺寸和成本。

VAD引脚测量

电阻R5和R6形成分压器,将VAD引脚上的最大电压限制在电压a /D转换器的最大输入电平上。R5和R6的值应该足够大,以防止电池不必要的漏极,但也应该足够小,以使VAD引脚的平行内部阻抗不会导致测量误差。值为10k欧姆。电阻R6推荐使用。因此,电阻器R5值的计算公式为:


其中V(max)是节点BAT+的最大可能电压,V(vad)是输入电压A到D的最大范围(DS2438为10.0伏)。电池组电压测量应始终从VAD引脚进行,实际电压可计算为:


为了获得更高精度的测量,每个单元都可以使用精确的参考电压和存储在DS2438用户EEPROM中的乘子数据单独校准。

ESD保护和噪声抑制

图1电路中的其余组件用于DS2438的ESD保护和A/D输入的噪声抑制。它们的值与电路供电电压完全无关。DQ引脚推荐采用齐纳二极管D1和电阻R4 ESD保护。电容C1和C2以及电阻R2和R3用于抑制敏感电压和电流测量引脚上的噪声。电容C3是集成电路电压输入上的标准旁路电容。电阻R1是测量电流所需的外部感测电阻。

总结

调整达拉斯半导体电池管理IC用于更高电压的电路需要最小的外部组件。通过使用精密电阻或单独校准每个单元,可以保持电压测量的准确性。所有其他设备功能不受较高电源电压水平的影响。



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