概述

达拉斯的1-Wire电池管理产品的设计策略是尽量减少电池组中的电子设备，同时尽可能利用主机系统资源，以最大限度地降低电池组成本。达拉斯电池组的硬件设计非常简单，只需要很少的外部组件。本应用说明介绍了一种基于达拉斯的锂离子(Li(+))电池组的低侧n沟道安全场效应管的实现。本文提出了一种基于DS18B20 1-Wire数字温度计的参考设计，主要关注锂(+)电池的安全性和esd硬度。本应用说明也适用于DS1820和DS1822器件。

Li(+)安全考虑

首先要考虑安全问题。Dallas建议在安全fet的Li(+)电池侧不应该存在电路。这种连接可能会绕过安全场效应管，从而危及电池组的整体安全性。这种情况的一个例子在图1．

图1所示 如果达拉斯芯片在fet的电池侧，则绕过安全fet的潜在充电路径

Dallas芯片的n通道开漏DQ输出驱动器的漏极对体二极管可以通过绕过保护场效应管的器件提供充电路径(如图1中突出显示)。只有当V(CH)和ΦpDQ之间的电位差大于大于V(CELL)和R1上电压降之和的二极管压降时，该导通路径才会存在。虽然这种情况不太可能发生，但它确实说明了一种绕过安全电路的可能方法，如果达拉斯芯片连接在安全场效应管的单元侧。因此，Dallas建议在安全场效应管的终端侧连接Dallas电池管理设备，除非Li(+)电池制造商另有建议。

达拉斯参考设计

图2下图说明了Dallas DS18B20在低侧n通道安全场效应管方面的推荐实现。此外，Dallas建议采用无源器件，主要用于保护DS18B20免受ESD损坏或ESD导致的闭锁状态。每种设备提供的保护如下:

图2 带低侧n通道保护场效应管的单电池Li(+)电池组推荐原理图

1. 电容C1在V(CC)上只是一个高频旁路帽。建议0.1µgF。

2. 5.1V齐纳D1 on V(CC)有两个用途。它钳位在5.1V的齐纳电压，使过高的直流电压、ESD和开关瞬态不会通过V(CC)损坏DS18B20。在正向偏置区域，它钳住0.7V左右，从而不允许V(CC)低于GND超过0.7V，这在电荷场效应管和放电场效应管都是高阻抗时是可能的。

3. 与DQ串联的电阻R1通过DQ和GND之间内部连接的大型ESD保护二极管和外部保护二极管D2限制电流。R1比;建议使用470欧姆，但在设置此值之前，请考虑DQ上拉的大小(通常安装在主机系统中)和DQ I/O规格。

4. 与VCC串联的电阻R2限制电流，因此不会发生静电引起的闭锁。R2比;270欧姆，在DS18B20最大规格电流为1.5mA时，对电源电压的影响很小。在选择R2时，如果您的应用允许Pack+ (P+)电压达到远高于齐纳钳位电压，也要考虑通过R2和D1的功耗。

5. 齐纳二极管D2对DQ的作用与D1对V(CC)的作用相同。选择一个大于应用程序的通信逻辑高电平，但低于DQ的5.5V最大额定值的齐纳值。推荐使用5.1V齐纳二极管。

总之，达拉斯的锂(+)电池组只需要很少的组件。本应用笔记考虑了低侧n沟道安全场效应管的常见实现。Dallas建议将Dallas器件连接在安全场效应管的终端侧，这样就不会存在绕过场效应管的潜在充电路径。推荐采用DS18B20 1-Wire数字温度计的参考设计，包括5个无源元件，可提高电池组的防静电硬度。有了这5个额外的组件，DS18B20可以承受±20kV的ESD空气放电和±10kV的接触放电(IEC61000-4-2)。